Līdz ar kompozītmateriālu nepārtrauktu attīstību papildus ar stikla šķiedru armētajai plastmasai ir parādījušās ar oglekļa šķiedru armētas plastmasas, ar bora šķiedru armētas plastmasas utt. Ar oglekļa šķiedru armēti polimēru kompozītmateriāli (CFRP) ir viegli un izturīgi materiāli, ko izmanto daudzu ikdienas dzīvē izmantojamu produktu ražošanā. Tas ir termins, ko lieto, lai aprakstītu ar šķiedru armētus kompozītmateriālus, kuros kā galveno konstrukcijas elementu izmanto oglekļa šķiedras.
Satura rādītājs:
1. Ar oglekļa šķiedru pastiprināta polimēru struktūra
2. Oglekļa šķiedras pastiprinātas plastmasas formēšanas metode
3. Ar oglekļa šķiedru pastiprināta polimēra īpašības
4. ŠĶRPA priekšrocības
5. ŠĶRPA trūkumi
6. Ar oglekļa šķiedru pastiprinātas plastmasas pielietojums
Oglekļa šķiedras pastiprināta polimēru struktūra
Ar oglekļa šķiedru pastiprināta plastmasa ir materiāls, kas tiek veidots, izvietojot oglekļa šķiedru materiālus noteiktā virzienā un izmantojot saistītus polimēru materiālus. Oglekļa šķiedras diametrs ir ārkārtīgi plāns, aptuveni 7 mikroni, bet tās izturība ir ārkārtīgi augsta.
Oglekļa šķiedras armēta kompozītmateriāla visvienkāršākā sastāvdaļa ir oglekļa šķiedras pavediens. Oglekļa pavediena pamatizejviela ir prepolimērs poliakrilnitrils (PAN), viskoze vai naftas darva. Pēc tam oglekļa pavedieni ar ķīmiskām un mehāniskām metodēm tiek pārveidoti par oglekļa šķiedras audumiem oglekļa šķiedras detaļām.
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. Gala oglekļa šķiedras produkta īpašības var ietekmēt arī saistvielā ievadīto piedevu veids.
Oglekļa šķiedras pastiprinātas plastmasas formēšanas metode
Oglekļa šķiedras izstrādājumi galvenokārt atšķiras dažādu procesu dēļ. Ir daudz metožu, kā veidot oglekļa šķiedras pastiprinātus polimēru materiālus.
1. Roku izvietošanas metode
Iedalīt sausajā metodē (iepriekš sagatavota darbnīca) un mitrajā metodē (šķiedru audums un sveķi tiek salīmēti lietošanai). Manuālu klāšanu izmanto arī, lai sagatavotu prepregus izmantošanai sekundārajos formēšanas procesos, piemēram, kompresijas formēšanā. Šī metode ir tāda, ka oglekļa šķiedras auduma loksnes tiek laminētas uz veidnes, lai izveidotu gala produktu. Iegūtā materiāla izturības un stingrības īpašības tiek optimizētas, izvēloties auduma šķiedru izlīdzinājumu un pinumu. Pēc tam veidni piepilda ar epoksīdsveķiem un sacietē ar karstumu vai gaisu. Šo ražošanas metodi bieži izmanto detaļām bez sprieguma, piemēram, dzinēja pārsegiem.
2. Vakuuma formēšanas metode
Laminētam prepregam ir nepieciešams noteiktā procesā pielikt spiedienu, lai tas piegultu veidnei, un sacietēt un veidot to noteiktā temperatūrā un spiedienā. Vakuuma maisiņa metode izmanto vakuuma sūkni, lai iztukšotu formēšanas maisiņa iekšpusi, lai negatīvais spiediens starp maisiņu un veidni veidotu spiedienu, lai kompozītmateriāls būtu tuvu veidnei.
Balstoties uz vakuuma maisiņu metodi, vēlāk tika atvasināta vakuuma maisiņu-autoklāvu formēšanas metode. Autoklāvi nodrošina augstāku spiedienu un detaļas termisko sacietēšanu (nevis dabisko sacietēšanu) nekā metodes, kurās tiek izmantots tikai vakuuma maisiņi. Šādai detaļai ir kompaktāka struktūra, labāka virsmas kvalitāte, tā var efektīvi likvidēt gaisa burbuļus (burbuļi ievērojami ietekmēs detaļas izturību), un kopējā kvalitāte ir augstāka. Faktiski vakuuma maisiņu iepakošanas process ir līdzīgs mobilo tālruņu plēvju līmēšanai. Gaisa burbuļu likvidēšana ir galvenais uzdevums.
3. Kompresijas formēšanas metode
Kompresijas formēšanair formēšanas metode, kas veicina masveida ražošanu un masveida ražošanu. Veidnes parasti izgatavo no augšējās un apakšējās daļas, ko mēs saucam par vīriešu un sieviešu veidni. Formēšanas process ir no prepregiem izgatavota paklājiņa ievietošana metāla pretveidnē, un noteiktas temperatūras un spiediena ietekmē paklājiņš tiek uzkarsēts un plastificēts veidnes dobumā, plūst zem spiediena un piepilda veidnes dobumu, un pēc tam formēšana un sacietēšana, lai iegūtu produktus. Tomēr šai metodei ir augstākas sākotnējās izmaksas nekā iepriekšējām, jo veidnei nepieciešama ļoti augstas precizitātes CNC apstrāde.
4. Tinumu formēšana
Detaļām ar sarežģītām formām vai rotācijas ķermeņa formā var izmantot kvēldiega uztīšanas mašīnu, lai izgatavotu detaļu, uztinot kvēldiegu uz serdeņa vai stieņa. Pēc tam, kad uztīšana ir pilnībā sacietējusi, izņemiet stieni. Piemēram, ar šo metodi var izgatavot cauruļveida savienojumu sviras, ko izmanto piekares sistēmās.
5. Sveķu pārneses formēšana
Sveķu pārneses formēšana (RTM) ir samērā populāra formēšanas metode. Tās pamatdarbības ir šādas:
1. Ievietojiet sagatavoto slikto oglekļa šķiedras audumu veidnē un aizveriet veidni.
2. Ievadiet tajā šķidru termoreaktīvu sveķu maisījumu, piesūciniet armatūras materiālu un ļaujiet tam sacietēt.
Oglekļa šķiedras pastiprināta polimēra īpašības
(1) Augsta izturība un laba elastība.
Oglekļa šķiedras īpatnējā izturība (tas ir, stiepes izturības attiecība pret blīvumu) ir 6 reizes lielāka nekā tēraudam un 17 reizes lielāka nekā alumīnijam. Īpatnējais modulis (tas ir, Janga moduļa attiecība pret blīvumu, kas ir objekta elastības pazīme) ir vairāk nekā 3 reizes lielāks nekā tēraudam vai alumīnijam.
Pateicoties augstajai īpatnējai izturībai, tas var izturēt lielu darba slodzi. Tā maksimālais darba spiediens var sasniegt 350 kg/cm2. Turklāt tas ir saspiežamāks un izturīgāks nekā tīrs F-4 un tā pinums.
(2) Laba noguruma izturība un nodilumizturība.
Tā noguruma izturība ir daudz augstāka nekā epoksīdsveķiem un metāla materiāliem. Grafīta šķiedras ir pašeļļojošas un tām ir mazs berzes koeficients. Nodilums ir 5–10 reizes mazāks nekā vispārējiem azbesta izstrādājumiem vai F-4 pinumiem.
(3) Laba siltumvadītspēja un karstumizturība.
Ar oglekļa šķiedru pastiprinātai plastmasai ir laba siltumvadītspēja, un berzes radītais siltums viegli izkliedējas. Iekšpuse nepārkarst un neuzglabā siltumu, un to var izmantot kā dinamisku blīvēšanas materiālu. Gaisā tā var stabili darboties temperatūras diapazonā no -120 līdz 350 °C. Samazinot sārmu metālu saturu oglekļa šķiedrā, darba temperatūru var vēl vairāk palielināt. Inertā gāzē tās pielāgojamā temperatūra var sasniegt aptuveni 2000 °C, un tā var izturēt krasas aukstuma un karstuma svārstības.
(4) Laba vibrācijas izturība.
Tas nav viegli rezonēt vai plandīties, un tas ir arī lielisks materiāls vibrācijas samazināšanai un trokšņa samazināšanai.
CFRP priekšrocības
1. Viegls svars
Tradicionālajās ar stikla šķiedru pastiprinātās plastmasās tiek izmantotas nepārtrauktas stikla šķiedras un 70 % stikla šķiedru (stikla svars/kopējais svars), un to blīvums parasti ir 0,065 mārciņas uz kubikcollu. CFRP kompozītmateriālam ar tādu pašu 70 % šķiedru svaru parasti ir blīvums 0,055 mārciņas uz kubikcollu.
2. Augsta izturība
Lai gan ar oglekļa šķiedru pastiprināti polimēri ir viegli, CFRP kompozītmateriāliem ir lielāka izturība un stingrība uz svara vienību nekā stikla šķiedras kompozītmateriāliem. Salīdzinot ar metāla materiāliem, šī priekšrocība ir acīmredzamāka.
CFRP trūkumi
1. Augstas izmaksas
Ar oglekļa šķiedru armētas plastmasas ražošanas izmaksas ir pārāk augstas. Oglekļa šķiedras cenas var ievērojami atšķirties atkarībā no pašreizējiem tirgus apstākļiem (piedāvājuma un pieprasījuma), oglekļa šķiedras veida (kosmosa vai komerciālā klase) un šķiedru saišķa lieluma. Mārciņas vērtībā neapstrādāta oglekļa šķiedra var būt 5 līdz 25 reizes dārgāka nekā stikla šķiedra. Šī atšķirība ir vēl lielāka, salīdzinot tēraudu ar oglekļa šķiedru pastiprinātu plastmasu (CFRP).
2. Vadītspēja
Šī ir oglekļa šķiedras kompozītmateriālu priekšrocība un trūkums. Tas ir atkarīgs no pielietojuma. Oglekļa šķiedras ir ārkārtīgi vadošas, bet stikla šķiedras - izolējošas. Daudzos produktos oglekļa šķiedras vai metāla vietā tiek izmantota stikla šķiedra, jo tiem nepieciešama stingra izolācija. Komunālo pakalpojumu ražošanā daudziem produktiem ir nepieciešama stikla šķiedras izmantošana.
Oglekļa šķiedras pastiprinātas plastmasas pielietojums
Oglekļa šķiedras pastiprināta polimēra pielietojums dzīvē ir plašs, sākot no mehāniskām detaļām līdz militāriem materiāliem.
(1)kā blīvējuma iepakojums
Ar oglekļa šķiedru pastiprinātu PTFE materiālu var izgatavot korozijizturīgus, nodilumizturīgus un augstas temperatūras izturīgus blīvgredzenus vai blīvējumus. Izmantojot statisko blīvējumu, tā kalpošanas laiks ir ilgāks, vairāk nekā 10 reizes ilgāks nekā parastajam eļļā iegremdētam azbesta blīvējumam. Tas var saglabāt blīvējuma veiktspēju slodzes izmaiņu, straujas atdzišanas un straujas uzkaršanas laikā. Un, tā kā materiāls nesatur kodīgas vielas, uz metāla neradīsies punktveida korozija.
(2)kā slīpēšanas detaļas
Pateicoties tā pašeļļojošajām īpašībām, to var izmantot kā gultņus, zobratus un virzuļa gredzenus īpašiem mērķiem. Piemēram, bez eļļas eļļojami gultņi aviācijas instrumentiem un magnetofoniem, bez eļļas eļļojami zobrati elektriskās transmisijas dīzeļlokomotīvēm (lai izvairītos no negadījumiem, ko izraisa eļļas noplūde), bez eļļas eļļojami virzuļa gredzeni kompresoriem utt. Turklāt, pateicoties tā netoksiskajām īpašībām, to var izmantot arī kā slīdgultņus vai blīvējumus pārtikas un farmācijas rūpniecībā.
(3) Kā konstrukcijas materiāli kosmosa, aviācijas un raķešu vajadzībām. Sākotnēji tas tika izmantots lidmašīnu ražošanā, lai samazinātu lidmašīnu svaru un uzlabotu lidojumu efektivitāti. To izmanto arī ķīmijas, naftas, elektroenerģijas, mašīnbūves un citās nozarēs kā rotējošu vai virzuļkustības dinamisko blīvējumu vai dažādus statiskos blīvējuma materiālus.
Džensi ir profesionālis.Hidrauliskās preses rūpnīca Ķīnā, nodrošinot augstu kvalitātikompozītmateriālu hidrauliskā preseCFRP produktu veidošanai.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 25. maijs
