सीएफआरपीचे अंतिम मार्गदर्शक: कार्बन फायबर प्रबलित प्लास्टिक/पॉलिमर

संमिश्र सामग्रीच्या सतत विकासासह, ग्लास फायबर-प्रबलित प्लास्टिक व्यतिरिक्त, कार्बन फायबर-प्रबलित प्लास्टिक, बोरॉन फायबर-प्रबलित प्लास्टिक इ.कार्बन फायबर प्रबलित पॉलिमरकंपोझिट (सीएफआरपी) हे हलके आणि मजबूत सामग्री आहेत जे आपल्या दैनंदिन जीवनात आम्ही वापरत असलेल्या बर्‍याच उत्पादने तयार करण्यासाठी वापरली जातात.हे फायबर-प्रबलित संमिश्र सामग्रीचे वर्णन करण्यासाठी वापरले जाणारे एक शब्द आहे जे मुख्य संरचनात्मक घटक म्हणून कार्बन तंतू वापरतात.

सामग्री सारणी:

1. कार्बन फायबर प्रबलित पॉलिमर स्ट्रक्चर
2. कार्बन फायबर प्रबलित प्लास्टिकची मोल्डिंग पद्धत
3. कार्बन फायबर प्रबलित पॉलिमरचे गुणधर्म
4. CFRP चे फायदे
5. CFRP चे तोटे
6. कार्बन फायबर प्रबलित प्लास्टिक वापर

कार्बन फायबर प्रबलित पॉलिमर रचना

कार्बन फायबर प्रबलित प्लास्टिक एक विशिष्ट दिशेने कार्बन फायबर मटेरियलची व्यवस्था करून आणि बंधपत्रित पॉलिमर सामग्रीचा वापर करून तयार केलेली सामग्री आहे.कार्बन फायबरचा व्यास अत्यंत पातळ आहे, सुमारे 7 मायक्रॉन, परंतु त्याची शक्ती अत्यंत उच्च आहे.

कार्बन फायबर प्रबलित संमिश्र सामग्रीचे सर्वात मूलभूत घटक युनिट म्हणजे कार्बन फायबर फिलामेंट.कार्बन फिलामेंटची मूलभूत कच्ची सामग्री म्हणजे प्रीपोलिमर पॉलीक्रिलोनिट्रिल (पॅन), रेयॉन किंवा पेट्रोलियम पिच.त्यानंतर कार्बन फिलामेंट कार्बन फायबरच्या भागांसाठी रासायनिक आणि यांत्रिक पद्धतींनी कार्बन फायबर फॅब्रिक्समध्ये बनविले जातात.

बंधनकारक पॉलिमर सामान्यतः थर्मोसेटिंग राळ आहे जसे की इपॉक्सी.इतर थर्मोसेट्स किंवा थर्मोप्लास्टिक पॉलिमर कधीकधी वापरले जातात, जसे की पॉलिव्हिनाल एसीटेट किंवा नायलॉन.कार्बन फायबर्स व्यतिरिक्त, कंपोझिटमध्ये अरामिड क्यू, अल्ट्रा-हाय मॉलिक्युलर वेट पॉलीथिलीन, अॅल्युमिनियम किंवा काचेचे तंतू देखील असू शकतात.अंतिम कार्बन फायबर उत्पादनाचे गुणधर्म बाँडिंग मॅट्रिक्समध्ये समाविष्ट केलेल्या ऍडिटीव्हच्या प्रकारामुळे देखील प्रभावित होऊ शकतात.

कार्बन फायबर प्रबलित प्लास्टिकची मोल्डिंग पद्धत

वेगवेगळ्या प्रक्रियेमुळे कार्बन फायबर उत्पादने प्रामुख्याने भिन्न असतात.कार्बन फायबर प्रबलित पॉलिमर सामग्री तयार करण्यासाठी बर्‍याच पद्धती आहेत.

1. हँड ले-अप पद्धत

कोरडी पद्धत (पूर्व-तयार दुकान) आणि ओले पद्धत (फायबर फॅब्रिक आणि राळ वापरण्यासाठी चिकटलेली) मध्ये विभागली.कॉम्प्रेशन मोल्डिंगसारख्या दुय्यम मोल्डिंग प्रक्रियेमध्ये वापरण्यासाठी प्रीप्रेग्स तयार करण्यासाठी हँड ले-अप देखील वापरला जातो.ही पद्धत अशी आहे जिथे कार्बन फायबर कापडाची शीट अंतिम उत्पादन तयार करण्यासाठी साच्यावर लॅमिनेटेड केली जाते.फॅब्रिक तंतूंचे संरेखन आणि विणणे निवडून परिणामी सामग्रीची ताकद आणि कडकपणा गुणधर्म ऑप्टिमाइझ केले जातात.साचा नंतर इपॉक्सीने भरला जातो आणि उष्णता किंवा हवेने बरा होतो.ही मॅन्युफॅक्चरिंग पद्धत बर्‍याचदा ताण नसलेल्या भागांसाठी वापरली जाते, जसे की इंजिन कव्हर्स.

2. व्हॅक्यूम तयार करण्याची पद्धत

लॅमिनेटेड प्रीप्रेगसाठी, विशिष्ट प्रक्रियेद्वारे दाब लागू करणे आवश्यक आहे जेणेकरून ते साच्याच्या जवळ जावे आणि विशिष्ट तापमान आणि दाबाने ते बरे करणे आणि आकार देणे आवश्यक आहे.व्हॅक्यूम पिशवी पद्धत व्हॅक्यूम पंप वापरून तयार केलेल्या पिशवीच्या आतील भाग रिकामी करते जेणेकरून पिशवी आणि साचा यांच्यातील नकारात्मक दाब एक दाब तयार करतो जेणेकरून संमिश्र सामग्री साच्याच्या जवळ असते.

व्हॅक्यूम बॅग पद्धतीच्या आधारावर, व्हॅक्यूम बॅग-ऑटोक्लेव्ह तयार करण्याची पद्धत नंतर प्राप्त झाली.ऑटोक्लेव्ह केवळ व्हॅक्यूम बॅग पद्धतींपेक्षा जास्त दाब देतात आणि भाग (नैसर्गिक उपचाराऐवजी) उष्णता बरे करतात.अशा भागाची रचना अधिक कॉम्पॅक्ट असते, पृष्ठभागाची गुणवत्ता चांगली असते, हवेचे फुगे प्रभावीपणे काढून टाकू शकतात (फुगे भागाच्या मजबुतीवर मोठ्या प्रमाणात परिणाम करतात), आणि एकूण गुणवत्ता जास्त असते.खरं तर, व्हॅक्यूम बॅगिंगची प्रक्रिया मोबाईल फोन फिल्म स्टिकिंग सारखीच आहे.हवेचे फुगे काढून टाकणे हे एक मोठे काम आहे.

3. कॉम्प्रेशन मोल्डिंग पद्धत

कॉम्प्रेशन मोल्डिंगएक मोल्डिंग पद्धत आहे जी मोठ्या प्रमाणात उत्पादन आणि मोठ्या प्रमाणात उत्पादनास अनुकूल आहे.मोल्ड सामान्यत: वरच्या आणि खालच्या भागापासून बनविलेले असतात, ज्याला आपण नर मोल्ड आणि मादी साचा म्हणतो.मोल्डिंग प्रक्रिया म्हणजे प्रीप्रेग्सपासून बनवलेली चटई मेटल काउंटर मोल्डमध्ये टाकणे, आणि विशिष्ट तापमान आणि दाबाच्या कृती अंतर्गत, चटई गरम केली जाते आणि साच्याच्या पोकळीत प्लास्टीकाइज केली जाते, दाबाने वाहते आणि मोल्डची पोकळी भरते, आणि नंतर आणि उत्पादने मिळविण्यासाठी मोल्डिंग आणि क्युरिंग.तथापि, या पद्धतीची पूर्वीच्या तुलनेत प्रारंभिक किंमत जास्त आहे, कारण मूसला खूप उच्च-परिशुद्धता सीएनसी मशीनिंग आवश्यक आहे.

4. वळण मोल्डिंग

क्लिष्ट आकार असलेल्या किंवा क्रांतीच्या शरीराच्या आकारात असलेल्या भागांसाठी, फिलामेंट वाइंडरचा वापर मँडरेल किंवा कोरवर फिलामेंट वाइंड करून भाग बनवण्यासाठी केला जाऊ शकतो.वळण पूर्ण बरा झाल्यानंतर आणि mandrel काढा.उदाहरणार्थ, निलंबन प्रणालीमध्ये वापरल्या जाणार्‍या ट्यूबलर जॉइंट शस्त्रे या पद्धतीचा वापर करून तयार केल्या जाऊ शकतात.

5. राळ हस्तांतरण मोल्डिंग

राळ ट्रान्सफर मोल्डिंग (आरटीएम) ही तुलनेने लोकप्रिय मोल्डिंग पद्धत आहे.त्याच्या मूलभूत चरण आहेत:
1. तयार खराब कार्बन फायबर फॅब्रिक साचा मध्ये ठेवा आणि साचा बंद करा.
२. त्यात लिक्विड थर्मोसेटिंग राळ इंजेक्शन द्या, मजबुतीकरण सामग्रीला गर्भवती करा आणि बरा करा.

कार्बन फायबर प्रबलित पॉलिमरचे गुणधर्म

(1) उच्च शक्ती आणि चांगली लवचिकता.

कार्बन फायबरचे विशिष्ट सामर्थ्य (म्हणजेच घनतेचे प्रमाण घनतेचे प्रमाण) स्टीलपेक्षा 6 पट आणि अॅल्युमिनियमच्या 17 पट आहे.विशिष्ट मॉड्यूलस (म्हणजेच यंगच्या मॉड्यूलसचे प्रमाण घनतेचे प्रमाण, जे ऑब्जेक्टच्या लवचिकतेचे लक्षण आहे) स्टील किंवा अ‍ॅल्युमिनियमपेक्षा 3 पट जास्त आहे.

उच्च विशिष्ट सामर्थ्याने, ते मोठ्या प्रमाणात कार्यरत भार सहन करू शकते.त्याचा कमाल कामाचा दाब 350 kg/cm2 पर्यंत पोहोचू शकतो.याव्यतिरिक्त, ते शुद्ध F-4 आणि त्याच्या वेणीपेक्षा अधिक दाबण्यायोग्य आणि लवचिक आहे.

(२) चांगला थकवा प्रतिकार आणि परिधान प्रतिकार.

त्याची थकवा प्रतिरोधक क्षमता इपॉक्सी रेझिनपेक्षा खूप जास्त आहे आणि धातूच्या सामग्रीपेक्षा जास्त आहे.ग्रेफाइट तंतू स्वयं-स्नेहन करणारे असतात आणि त्यांच्यात घर्षणाचा एक छोटा गुणांक असतो.परिधान करण्याचे प्रमाण सामान्य एस्बेस्टोस उत्पादनांच्या किंवा एफ-4 वेणीपेक्षा 5-10 पट कमी असते.

(3) चांगली थर्मल चालकता आणि उष्णता प्रतिरोधकता.

कार्बन फायबर प्रबलित प्लास्टिकमध्ये चांगली थर्मल चालकता असते आणि घर्षणाद्वारे तयार होणारी उष्णता सहजपणे नष्ट होते.आतील भाग जास्त गरम करणे आणि उष्णता साठवणे सोपे नाही आणि डायनॅमिक सीलिंग सामग्री म्हणून वापरले जाऊ शकते.हवेत, ते -120 ~ 350 ° से तापमान श्रेणीमध्ये स्थिरपणे कार्य करू शकते.कार्बन फायबरमधील अल्कली धातूचे प्रमाण कमी झाल्यामुळे, सेवा तापमान आणखी वाढू शकते.अक्रिय वायूमध्ये, त्याचे अनुकूल तापमान सुमारे 2000°C पर्यंत पोहोचू शकते आणि ते थंड आणि उष्णतेतील तीव्र बदलांना तोंड देऊ शकते.

(4) चांगला कंपन प्रतिकार.

हे प्रतिध्वनी किंवा फडफडणे सोपे नाही आणि कंपन कमी करण्यासाठी आणि आवाज कमी करण्यासाठी देखील हे एक उत्कृष्ट साहित्य आहे.

CFRP चे फायदे

1. हलके वजन

पारंपारिक ग्लास फायबर प्रबलित प्लास्टिक सतत काचेचे तंतू आणि 70% ग्लास तंतू (काचेचे वजन/एकूण वजन) वापरतात आणि त्यांची घनता सामान्यत: 0.065 पाउंड प्रति घन इंच असते.समान 70% फायबर वजन असलेल्या CFRP कंपोझिटमध्ये सामान्यत: 0.055 पाउंड प्रति घन इंच घनता असते.

2. उच्च सामर्थ्य

जरी कार्बन फायबर प्रबलित पॉलिमर हलके असले तरी, सीएफआरपी कंपोझिटमध्ये ग्लास फायबर कंपोझिटपेक्षा प्रति युनिट वजन जास्त सामर्थ्य आणि जास्त कडकपणा आहे.मेटल सामग्रीच्या तुलनेत, हा फायदा अधिक स्पष्ट आहे.

सीएफआरपीचे तोटे

1. उच्च किंमत

कार्बन फायबर प्रबलित प्लास्टिकची उत्पादन किंमत प्रतिबंधात्मक आहे.कार्बन फायबरच्या किमती सध्याच्या बाजारपेठेतील परिस्थिती (पुरवठा आणि मागणी), कार्बन फायबरचा प्रकार (एरोस्पेस विरुद्ध व्यावसायिक दर्जा) आणि फायबर बंडलच्या आकारानुसार बदलू शकतात.पौंड-पाउंड आधारावर, व्हर्जिन कार्बन फायबर ग्लास फायबरपेक्षा 5 ते 25 पट अधिक महाग असू शकते.सीएफआरपीशी स्टीलची तुलना करताना हा फरक अधिक आहे.
2. चालकता
कार्बन फायबर संमिश्र सामग्रीचा हा फायदा आणि तोटा आहे.ते अर्जावर अवलंबून असते.कार्बन तंतू अत्यंत प्रवाहकीय असतात आणि काचेचे तंतू इन्सुलेट करणारे असतात.बर्‍याच उत्पादने कार्बन फायबर किंवा धातूऐवजी फायबरग्लास वापरतात कारण त्यांना कठोर इन्सुलेशन आवश्यक असते.युटिलिटीजच्या उत्पादनात, बर्‍याच उत्पादनांना काचेच्या तंतूंचा वापर आवश्यक असतो.

कार्बन फायबर प्रबलित प्लास्टिक वापर

दकार्बन फायबर प्रबलित पॉलिमरचा वापरयांत्रिक भागांपासून लष्करी सामग्रीपर्यंत जीवनात विस्तृत आहेत.

(१)सीलिंग पॅकिंग म्हणून
कार्बन फायबर प्रबलित PTFE सामग्री गंज-प्रतिरोधक, पोशाख-प्रतिरोधक आणि उच्च-तापमान-प्रतिरोधक सीलिंग रिंग किंवा पॅकिंगमध्ये बनवता येते.जेव्हा स्टॅटिक सीलिंगसाठी वापरले जाते, तेव्हा सेवा आयुष्य जास्त असते, सामान्य तेल-मग्न एस्बेस्टोस पॅकिंगपेक्षा 10 पट जास्त असते.हे लोड बदल आणि जलद थंड आणि जलद गरम अंतर्गत सीलिंग कार्यप्रदर्शन राखू शकते.आणि सामग्रीमध्ये संक्षारक पदार्थ नसल्यामुळे, धातूवर कोणतीही पिटींग गंज होणार नाही.

(२)भाग म्हणून
त्याच्या स्वत: ची वंगण घालणार्‍या गुणधर्मांचा उपयोग करून, ते विशेष हेतूंसाठी बीयरिंग्ज, गीअर्स आणि पिस्टन रिंग्ज म्हणून वापरले जाऊ शकते.जसे की उड्डाण उपकरणे आणि टेप रेकॉर्डरसाठी तेल-मुक्त ल्युब्रिकेटेड बेअरिंग्ज, इलेक्ट्रिक ट्रान्समिशन डिझेल लोकोमोटिव्हसाठी तेल-मुक्त ल्युब्रिकेटेड गीअर्स (तेल गळतीमुळे होणारे अपघात टाळण्यासाठी), कंप्रेसरवरील तेल-मुक्त वंगणयुक्त पिस्टन रिंग इ. याव्यतिरिक्त, हे करू शकते. स्लाइडिंग बीयरिंग्ज किंवा सील म्हणून वापरल्या जाणार्‍या अन्न आणि फार्मास्युटिकल उद्योगांमध्ये त्याच्या विषारी नसलेल्या वैशिष्ट्यांचा फायदा घेऊन.

(3) एरोस्पेस, विमानचालन आणि क्षेपणास्त्रांसाठी संरचनात्मक साहित्य म्हणून.विमानाचे वजन कमी करण्यासाठी आणि उड्डाण कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी प्रथम विमान उत्पादनात याचा वापर केला गेला.हे रासायनिक, पेट्रोलियम, इलेक्ट्रिक पॉवर, यंत्रसामग्री आणि इतर उद्योगांमध्ये रोटरी किंवा परस्पर डायनॅमिक सील किंवा विविध स्थिर सील सामग्री म्हणून देखील वापरले जाते.

झेंग्झी एक व्यावसायिक आहेचीनमधील हायड्रॉलिक प्रेस फॅक्टरी, उच्च-कुलियाटी प्रदान करणेसंमिश्र हायड्रॉलिक प्रेससीएफआरपी उत्पादने तयार करण्यासाठी.