Nepārtraukti attīstoties kompozītmateriāliem, līdzās stikla šķiedras plastmasai ir parādījusies ar oglekļa šķiedru pastiprināta plastmasa, ar bora šķiedru pastiprināta plastmasa u.c.Oglekļa šķiedras pastiprināts polimērskompozītmateriāli (CFRP) ir viegli un izturīgi materiāli, ko izmanto, lai ražotu daudzus produktus, kurus mēs izmantojam savā ikdienā.Tas ir termins, ko lieto, lai aprakstītu ar šķiedru pastiprinātus kompozītmateriālus, kuros kā galvenā konstrukcijas sastāvdaļa tiek izmantotas oglekļa šķiedras.
Satura rādītājs:
1. Oglekļa šķiedras pastiprināta polimēru struktūra
2. Oglekļa šķiedru pastiprinātas plastmasas liešanas metode
3. Oglekļa šķiedras pastiprināta polimēra īpašības
4. CFRP priekšrocības
5. CFRP trūkumi
6. Ar oglekļa šķiedru pastiprinātas plastmasas izmantošana
Ar oglekļa šķiedru pastiprināta polimēru struktūra
Oglekļa šķiedru armēta plastmasa ir materiāls, kas veidojas, kārtojot oglekļa šķiedru materiālus noteiktā virzienā un izmantojot saistītus polimēru materiālus.Oglekļa šķiedras diametrs ir ārkārtīgi plāns, apmēram 7 mikroni, bet tās izturība ir ārkārtīgi augsta.
Oglekļa šķiedras pastiprināta kompozītmateriāla galvenā sastāvdaļa ir oglekļa šķiedras pavediens.Oglekļa pavedienu pamatizejviela ir poliakrilnitrila prepolimērs (PAN), viskoze vai naftas piķis.Pēc tam oglekļa pavedieni tiek izgatavoti oglekļa šķiedras audumos ar ķīmiskām un mehāniskām metodēm oglekļa šķiedras daļām.
Saistošais polimērs parasti ir termoreaktīvi sveķi, piemēram, epoksīdsveķi.Dažreiz tiek izmantoti citi termoreaktīvi vai termoplastiski polimēri, piemēram, polivinilacetāts vai neilons.Papildus oglekļa šķiedrām kompozītmateriāli var saturēt arī aramīdu Q, īpaši augstas molekulmasas polietilēnu, alumīniju vai stikla šķiedras.Galīgā oglekļa šķiedras izstrādājuma īpašības var ietekmēt arī saistīšanas matricā ievadīto piedevu veids.
Ar oglekļa šķiedru pastiprinātas plastmasas liešanas metode
Oglekļa šķiedras produkti galvenokārt atšķiras dažādu procesu dēļ.Ir daudzas metodes oglekļa šķiedru pastiprinātu polimēru materiālu veidošanai.
1. Roku uzlikšanas metode
Sadalīts sausajā metodē (iepriekš sagatavots veikals) un mitrajā metodē (šķiedras audums un sveķi, kas pielīmēti lietošanai).Roku izklāšana tiek izmantota arī, lai sagatavotu prepregus izmantošanai sekundārajos liešanas procesos, piemēram, presformēšanā.Ar šo metodi oglekļa šķiedras auduma loksnes tiek laminētas uz veidnes, lai izveidotu galaproduktu.Iegūtā materiāla stiprības un stingrības īpašības tiek optimizētas, izvēloties auduma šķiedru izlīdzinājumu un pinumu.Pēc tam veidni piepilda ar epoksīdu un sacietē ar siltumu vai gaisu.Šo ražošanas metodi bieži izmanto daļām, kas nav noslogotas, piemēram, dzinēja pārsegi.
2. Vakuuma formēšanas metode
Laminētajam prepregam ir jāpieliek spiediens, izmantojot noteiktu procesu, lai tas būtu tuvu veidnei un sacietētu un veidotu to noteiktā temperatūrā un spiedienā.Vakuuma maisa metode izmanto vakuuma sūkni, lai iztukšotu formēšanas maisa iekšpusi tā, lai negatīvais spiediens starp maisu un veidni izveidotu spiedienu tā, lai kompozītmateriāls būtu tuvu veidnei.
Balstoties uz vakuummaisa metodi, vēlāk tika iegūta vakuuma maisa-autoklāva veidošanas metode.Autoklāvi nodrošina lielāku spiedienu un detaļu sacietē ar siltumu (nevis dabiskās konservēšanas) nekā metodes, izmantojot tikai vakuuma maisu.Šādai detaļai ir kompaktāka struktūra, labāka virsmas kvalitāte, tā var efektīvi novērst gaisa burbuļus (burbuļi ļoti ietekmēs detaļas izturību), un kopējā kvalitāte ir augstāka.Faktiski vakuuma iepakošanas process ir līdzīgs mobilā tālruņa plēves uzlīmēšanai.Gaisa burbuļu likvidēšana ir galvenais uzdevums.
3. Kompresijas formēšanas metode
Kompresijas formēšanair liešanas metode, kas veicina masveida ražošanu un masveida ražošanu.Veidnes parasti ir izgatavotas no augšējās un apakšējās daļas, ko mēs saucam par vīriešu veidni un sieviešu veidni.Formēšanas process ir no prepregiem izgatavota paklāja ievietošana metāla pretformā, un noteiktas temperatūras un spiediena ietekmē paklājs tiek uzkarsēts un plastificēts veidnes dobumā, plūst zem spiediena un aizpilda veidnes dobumu, un pēc tam. Un formēšana un konservēšana, lai iegūtu produktus.Tomēr šai metodei ir augstākas sākotnējās izmaksas nekā iepriekšējām, jo veidnei ir nepieciešama ļoti augstas precizitātes CNC apstrāde.
4. Tinumu formēšana
Detaļām ar sarežģītu formu vai apgriezienu korpusa formu var izmantot kvēldiega uztīšanas ierīci, lai izgatavotu daļu, uztinot kvēldiegu uz serdeņa vai serdes.Pēc tinuma pilnīgas sacietēšanas un noņemiet serdi.Piemēram, izmantojot šo metodi, var izgatavot cauruļveida savienojumu sviras, ko izmanto piekares sistēmās.
5. Sveķu pārneses formēšana
Sveķu pārneses formēšana (RTM) ir salīdzinoši populāra formēšanas metode.Tās pamata soļi ir:
1. Ievietojiet sagatavoto slikto oglekļa šķiedras audumu veidnē un aizveriet veidni.
2. Ievadiet tajā šķidros termoreaktīvos sveķus, impregnējiet armatūras materiālu un sacietējiet.
Oglekļa šķiedras pastiprināta polimēra īpašības
(1) Augsta izturība un laba elastība.
Oglekļa šķiedras īpatnējā izturība (tas ir, stiepes stiprības attiecība pret blīvumu) ir 6 reizes lielāka nekā tērauda un 17 reizes lielāka nekā alumīnija.Īpatnējais modulis (tas ir, Janga moduļa attiecība pret blīvumu, kas liecina par objekta elastību) ir vairāk nekā 3 reizes lielāks nekā tērauda vai alumīnija.
Ar augstu īpatnējo izturību tas var izturēt lielu darba slodzi.Tā maksimālais darba spiediens var sasniegt 350 kg/cm2.Turklāt tas ir saspiežamāks un elastīgāks nekā tīrs F-4 un tā pinums.
(2) Laba noguruma un nodilumizturība.
Tā noguruma izturība ir daudz augstāka nekā epoksīdsveķiem un augstāka nekā metāla materiāliem.Grafīta šķiedras ir pašeļļojošas un tām ir mazs berzes koeficients.Nodiluma apjoms ir 5-10 reizes mazāks nekā vispārējiem azbesta izstrādājumiem vai F-4 bizēm.
(3) Laba siltumvadītspēja un siltuma pretestība.
Ar oglekļa šķiedru pastiprinātām plastmasām ir laba siltumvadītspēja, un berzes radītais siltums ir viegli izkliedēts.Salonu nav viegli pārkarst un uzglabāt siltumu, un to var izmantot kā dinamisku blīvējuma materiālu.Gaisā tas var stabili darboties temperatūras diapazonā no -120 līdz 350 ° C.Samazinoties sārmu metālu saturam oglekļa šķiedrā, ekspluatācijas temperatūru var vēl vairāk paaugstināt.Inertā gāzē tās pielāgojamā temperatūra var sasniegt aptuveni 2000°C, un tā var izturēt krasas aukstuma un karstuma izmaiņas.
(4) Laba vibrācijas izturība.
Tas nav viegli rezonēt vai plandīties, un tas ir arī lielisks materiāls vibrāciju un trokšņu samazināšanai.
CFRP priekšrocības
1. Viegls svars
Tradicionālajā stikla šķiedru pastiprinātā plastmasā tiek izmantotas nepārtrauktas stikla šķiedras un 70% stikla šķiedras (stikla svars/kopējais svars), un to blīvums parasti ir 0,065 mārciņas uz kubikcollu.CFRP kompozītmateriālam ar tādu pašu 70% šķiedras svaru parasti ir 0,055 mārciņas uz kubikcollu.
2. Augsta izturība
Lai gan ar oglekļa šķiedru pastiprināti polimēri ir viegli, CFRP kompozītmateriāliem ir lielāka izturība un lielāka stingrība uz svara vienību nekā stikla šķiedras kompozītmateriāliem.Salīdzinot ar metāla materiāliem, šī priekšrocība ir acīmredzamāka.
CFRP trūkumi
1. Augstas izmaksas
Oglekļa šķiedras pastiprinātas plastmasas ražošanas izmaksas ir pārmērīgas.Oglekļa šķiedras cenas var krasi atšķirties atkarībā no pašreizējiem tirgus apstākļiem (piedāvājuma un pieprasījuma), oglekļa šķiedras veida (aviācijas un komerciālās kvalitātes) un šķiedru saišķa lieluma.Aprēķinot mārciņu, neapstrādāta oglekļa šķiedra var būt 5 līdz 25 reizes dārgāka nekā stikla šķiedra.Šī atšķirība ir vēl lielāka, ja salīdzina tēraudu ar CFRP.
2. Vadītspēja
Tā ir oglekļa šķiedras kompozītmateriālu priekšrocība un trūkums.Tas ir atkarīgs no pielietojuma.Oglekļa šķiedras ir īpaši vadošas, un stikla šķiedras ir izolējošas.Daudzos produktos oglekļa šķiedras vai metāla vietā tiek izmantota stikla šķiedra, jo tiem nepieciešama stingra izolācija.Komunālo pakalpojumu ražošanā daudziem produktiem ir jāizmanto stikla šķiedras.
Ar oglekļa šķiedru pastiprinātas plastmasas izmantošana
Theoglekļa šķiedras pastiprināta polimēra pielietojumiir plašs dzīvē, no mehāniskām daļām līdz militāriem materiāliem.
(1)kā blīvējuma iepakojums
No oglekļa šķiedras pastiprināta PTFE materiāla var izgatavot pret koroziju izturīgus, nodilumizturīgus un augstas temperatūras izturīgus blīvējuma gredzenus vai blīvējumu.Ja to izmanto statiskai blīvēšanai, kalpošanas laiks ir ilgāks, vairāk nekā 10 reizes ilgāks nekā parastajam eļļā iegremdējamam azbesta iepakojumam.Tas var saglabāt blīvējuma veiktspēju slodzes maiņas un ātras dzesēšanas un ātras uzsildīšanas apstākļos.Un tā kā materiāls nesatur kodīgas vielas, metālam neradīsies punktveida korozija.
(2)kā slīpēšanas daļas
Izmantojot pašeļļojošās īpašības, to var izmantot kā gultņus, zobratus un virzuļa gredzenus īpašiem mērķiem.Piemēram, bez eļļas eļļoti gultņi aviācijas instrumentiem un magnetofoniem, bez eļļas eļļoti zobrati elektriskās transmisijas dīzeļlokomotīvēm (lai izvairītos no negadījumiem, ko izraisa eļļas noplūde), bez eļļas eļļoti virzuļu gredzeni uz kompresoriem utt. var izmantot arī kā slīdgultņus vai blīves pārtikas un farmācijas rūpniecībā, izmantojot tā netoksiskās īpašības.
(3) Kā strukturālie materiāli aviācijai, aviācijai un raķetēm.To pirmo reizi izmantoja lidmašīnu ražošanā, lai samazinātu gaisa kuģa svaru un uzlabotu lidojumu efektivitāti.To izmanto arī ķīmiskajā, naftas, elektroenerģijas, mašīnbūves un citās nozarēs kā rotējošu vai abpusēji virzošu dinamisku blīvējumu vai dažādus statiskus blīvējumu materiālus.
Zhengxi ir profesionālishidrauliskās preses rūpnīca Ķīnā, nodrošinot augstas kvalitātessaliktā hidrauliskā preseCFRP produktu veidošanai.
Izsūtīšanas laiks: 2023. gada 25. maijs
