Bl-iżvilupp kontinwu ta' materjali komposti, minbarra l-plastiks rinfurzati bil-fibra tal-ħġieġ, dehru wkoll plastiks rinfurzati bil-fibra tal-karbonju, plastiks rinfurzati bil-fibra tal-boron, eċċ. Il-kompożiti tal-polimeri rinfurzati bil-fibra tal-karbonju (CFRP) huma materjali ħfief u b'saħħithom li jintużaw fil-manifattura ta' ħafna prodotti li nużaw fil-ħajja tagħna ta' kuljum. Huwa terminu użat biex jiddeskrivi materjali komposti rinfurzati bil-fibra li jużaw il-fibri tal-karbonju bħala l-komponent strutturali ewlieni.
Tabella tal-Kontenut:
1. Struttura tal-Polimeru Msaħħa bil-Fibra tal-Karbonju
2. Il-Metodu tal-Iffurmar tal-Plastik Rinforzat bil-Fibra tal-Karbonju
3. Proprjetajiet tal-Polimeru Rinforzat bil-Fibra tal-Karbonju
4. Vantaġġi tas-CFRP
5. Żvantaġġi tas-CFRP
6. Użi tal-plastik rinforzat bil-fibra tal-karbonju
Struttura tal-Polimeru Msaħħa bil-Fibra tal-Karbonju
Il-plastik rinforzat bil-fibra tal-karbonju huwa materjal iffurmat billi jiġu rranġati materjali tal-fibra tal-karbonju f'ċerta direzzjoni u jintużaw materjali polimeriċi magħqudin. Id-dijametru tal-fibra tal-karbonju huwa estremament irqiq, madwar 7 mikroni, iżda s-saħħa tiegħu hija estremament għolja.
L-unità kostitwenti l-aktar bażika ta' materjal kompost rinforzat bil-fibra tal-karbonju hija l-filament tal-fibra tal-karbonju. Il-materja prima bażika tal-filament tal-karbonju hija l-prepolimeru poliakrilonitril (PAN), ir-rejon, jew iż-żift tal-petroleum. Il-filamenti tal-karbonju mbagħad isiru drappijiet tal-fibra tal-karbonju permezz ta' metodi kimiċi u mekkaniċi għall-partijiet tal-fibra tal-karbonju.
Il-polimeru li jgħaqqad ġeneralment ikun reżina termossettjata bħall-epossi. Xi kultant jintużaw polimeri termosetti jew termoplastiċi oħra, bħal polivinil aċetat jew najlon. Minbarra l-fibri tal-karbonju, il-kompożiti jistgħu jkun fihom ukoll aramid Q, polietilen b'piż molekulari ultra-għoli, aluminju, jew fibri tal-ħġieġ. Il-proprjetajiet tal-prodott finali tal-fibra tal-karbonju jistgħu jiġu affettwati wkoll mit-tip ta' addittivi introdotti fil-matriċi tal-irbit.
Il-Metodu tal-Iffurmar tal-Plastik Rinforzat bil-Fibra tal-Karbonju
Il-prodotti tal-fibra tal-karbonju huma prinċipalment differenti minħabba proċessi differenti. Hemm ħafna metodi għall-iffurmar ta' materjali polimeriċi rinforzati bil-fibra tal-karbonju.
1. Metodu ta' Tqassim bl-Idejn
Maqsum fil-metodu niexef (ħanut ippreparat minn qabel) u l-metodu mxarrab (drapp tal-fibra u reżina mwaħħlin bil-kolla għall-użu). It-tqassim bl-idejn jintuża wkoll biex jipprepara prepregs għall-użu fi proċessi sekondarji tal-iffurmar bħall-iffurmar bil-kompressjoni. Dan il-metodu huwa fejn folji ta’ drapp tal-fibra tal-karbonju jiġu laminati fuq moffa biex jiffurmaw il-prodott finali. Il-proprjetajiet tas-saħħa u l-ebusija tal-materjal li jirriżulta huma ottimizzati billi jintgħażel l-allinjament u n-nisġa tal-fibri tad-drapp. Il-moffa mbagħad timtela bl-epossi u titfejjaq bis-sħana jew bl-arja. Dan il-metodu ta’ manifattura spiss jintuża għal partijiet mhux stressati, bħal kisi tal-magna.
2. Metodu ta' Formazzjoni bil-Vakwu
Għall-prepreg laminat, huwa meħtieġ li tiġi applikata pressjoni permezz ta' ċertu proċess biex tagħmlu qrib il-moffa u biex tfejjaq u tifformah taħt ċerta temperatura u pressjoni. Il-metodu tal-borża tal-vakwu juża pompa tal-vakwu biex tevakwa l-intern tal-borża tal-iffurmar sabiex il-pressjoni negattiva bejn il-borża u l-moffa tifforma pressjoni sabiex il-materjal kompost ikun qrib il-moffa.
Abbażi tal-metodu tal-borża tal-vakwu, il-metodu tal-iffurmar tal-borża tal-vakwu-awtoklavi ġie derivat aktar tard. L-awtoklavi jipprovdu pressjonijiet ogħla u jfejqu l-parti bis-sħana (minflok fejqan naturali) mill-metodi tal-borża tal-vakwu biss. Parti bħal din għandha struttura aktar kompatta, kwalità tal-wiċċ aħjar, tista' telimina b'mod effettiv il-bżieżaq tal-arja (il-bżieżaq jaffettwaw ħafna s-saħħa tal-parti), u l-kwalità ġenerali hija ogħla. Fil-fatt, il-proċess tal-ippakkjar bil-vakwu huwa simili għal dak tat-twaħħil tal-film tat-telefon ċellulari. L-eliminazzjoni tal-bżieżaq tal-arja hija kompitu ewlieni.
3. Metodu ta' Molding bil-Kompressjoni
Molding bil-kompressjonihuwa metodu ta' molding li jwassal għall-produzzjoni tal-massa u l-produzzjoni tal-massa. Il-forom ġeneralment ikunu magħmula minn partijiet ta' fuq u ta' isfel, li nsejħulhom moffa maskili u moffa femminili. Il-proċess tal-molding huwa li tpoġġi t-tapit magħmul minn prepregs fil-kontra-moffa tal-metall, u taħt l-azzjoni ta' ċerta temperatura u pressjoni, it-tapit jissaħħan u jiġi plastifikat fil-kavità tal-moffa, jiċċirkola taħt pressjoni, u jimla l-kavità tal-moffa, u mbagħad jiġi molding u kkurat biex jinkisbu l-prodotti. Madankollu, dan il-metodu għandu spiża inizjali ogħla minn dawk ta' qabel, peress li l-moffa teħtieġ makkinarju CNC ta' preċiżjoni għolja ħafna.
4. Molding tal-Istralċ
Għal partijiet b'forom kumplessi jew fil-forma ta' korp ta' rivoluzzjoni, jista' jintuża magna tal-istralċ tal-filament biex issir il-parti billi l-filament jiġi mdawwar fuq mandrin jew qalba. Wara li l-istralċ ikun komplut, ikkurar u neħħi l-mandrin. Pereżempju, dirgħajn ta' ġonta tubulari użati f'sistemi ta' sospensjoni jistgħu jsiru bl-użu ta' dan il-metodu.
5. Molding tat-Trasferiment tar-Reżina
L-iffurmar bit-trasferiment tar-reżina (RTM) huwa metodu ta' iffurmar relattivament popolari. Il-passi bażiċi tiegħu huma:
1. Poġġi d-drapp tal-fibra tal-karbonju ħażin ippreparat fil-moffa u agħlaq il-moffa.
2. Injetta reżina termosetting likwida fiha, imla l-materjal ta' rinfurzar, u fejjaq.
Proprjetajiet ta' Polimeru Msaħħaħ bil-Fibra tal-Karbonju
(1) Saħħa għolja u elastiċità tajba.
Is-saħħa speċifika (jiġifieri, il-proporzjon tas-saħħa tat-tensjoni għad-densità) tal-fibra tal-karbonju hija 6 darbiet dik tal-azzar u 17-il darba dik tal-aluminju. Il-modulu speċifiku (jiġifieri, il-proporzjon tal-modulu ta' Young għad-densità, li huwa sinjal tal-elastiċità ta' oġġett) huwa aktar minn 3 darbiet dak tal-azzar jew tal-aluminju.
B'saħħa speċifika għolja, jista' jiflaħ tagħbija kbira tax-xogħol. Il-pressjoni massima tax-xogħol tiegħu tista' tilħaq it-350 kg/cm2. Barra minn hekk, huwa aktar kompressibbli u reżiljenti mill-F-4 pur u n-nisġa tiegħu.
(2) Reżistenza tajba għall-għeja u reżistenza għall-użu.
Ir-reżistenza għall-għeja tagħha hija ħafna ogħla minn dik tar-reżina epossidika u ogħla minn dik tal-materjali tal-metall. Il-fibri tal-grafita huma awtolubrikanti u għandhom koeffiċjent ta' frizzjoni żgħir. L-ammont ta' xedd huwa 5-10 darbiet iżgħar minn dak tal-prodotti ġenerali tal-asbestos jew in-nisġiet F-4.
(3) Konduttività termali u reżistenza għas-sħana tajba.
Il-plastiks rinforzati bil-fibra tal-karbonju għandhom konduttività termali tajba, u s-sħana ġġenerata mill-frizzjoni tinħela faċilment. L-intern mhuwiex faċli li jisħon iżżejjed u jaħżen is-sħana u jista' jintuża bħala materjal ta' siġillar dinamiku. Fl-arja, jista' jaħdem b'mod stabbli fil-medda ta' temperatura ta' -120 ~ 350 ° C. Bit-tnaqqis tal-kontenut ta' metall alkali fil-fibra tal-karbonju, it-temperatura tas-servizz tista' tiżdied aktar. F'gass inert, it-temperatura adattabbli tiegħu tista' tilħaq madwar 2000 ° C, u jista' jiflaħ bidliet qawwija fil-kesħa u s-sħana.
(4) Reżistenza tajba għall-vibrazzjoni.
Mhuwiex faċli li tirresona jew tperper, u huwa wkoll materjal eċċellenti għat-tnaqqis tal-vibrazzjoni u t-tnaqqis tal-ħoss.
Vantaġġi tas-CFRP
1. Piż Ħafif
Il-plastiks tradizzjonali rinforzati bil-fibra tal-ħġieġ jużaw fibri tal-ħġieġ kontinwi u 70% fibri tal-ħġieġ (piż tal-ħġieġ/piż totali) u tipikament ikollhom densità ta' 0.065 libbra kull pulzier kubu. Kompost CFRP bl-istess piż ta' 70% fibra tipikament ikollu densità ta' 0.055 libbra kull pulzier kubu.
2. Saħħa Għolja
Għalkemm il-polimeri rinforzati bil-fibra tal-karbonju huma ħfief, il-kompożiti CFRP għandhom saħħa ogħla u ebusija ogħla għal kull unità ta' piż mill-kompożiti tal-fibra tal-ħġieġ. Meta mqabbla mal-materjali tal-metall, dan il-vantaġġ huwa aktar ovvju.
Żvantaġġi tas-CFRP
1. Spiża Għolja
L-ispiża tal-produzzjoni tal-plastik rinfurzat bil-fibra tal-karbonju hija projbittiva. Il-prezzijiet tal-fibra tal-karbonju jistgħu jvarjaw drastikament skont il-kundizzjonijiet attwali tas-suq (provvista u domanda), it-tip ta’ fibra tal-karbonju (grad aerospazjali vs. kummerċjali), u d-daqs tal-mazz ta’ fibra. Fuq bażi ta’ libbra għal libbra, il-fibra tal-karbonju verġni tista’ tkun minn 5 sa 25 darba aktar għalja mill-fibra tal-ħġieġ. Din id-differenza hija saħansitra akbar meta jitqabbel l-azzar mas-CFRP.
2. Konduttività
Dan huwa l-vantaġġ u l-iżvantaġġ tal-materjali komposti tal-fibra tal-karbonju. Jiddependi fuq l-applikazzjoni. Il-fibri tal-karbonju huma estremament konduttivi u l-fibri tal-ħġieġ huma iżolanti. Ħafna prodotti jużaw il-fibreglass minflok il-fibra tal-karbonju jew il-metall għax jeħtieġu insulazzjoni stretta. Fil-produzzjoni ta' utilitajiet, ħafna prodotti jeħtieġu l-użu ta' fibri tal-ħġieġ.
Użi tal-plastik rinforzat bil-fibra tal-karbonju
L-applikazzjonijiet tal-polimeru rinfurzat bil-fibra tal-karbonju huma wesgħin fil-ħajja, minn partijiet mekkaniċi għal materjali militari.
(1)bħala ippakkjar tas-siġillar
Materjal PTFE rinforzat bil-fibra tal-karbonju jista' jsir f'ċrieki tas-siġillar jew ippakkjar reżistenti għall-korrużjoni, reżistenti għall-użu, u reżistenti għal temperaturi għoljin. Meta jintuża għal siġillar statiku, il-ħajja tas-servizz hija itwal, aktar minn 10 darbiet itwal minn dik tal-ippakkjar ġenerali tal-asbestos mgħaddas fiż-żejt. Jista' jżomm il-prestazzjoni tas-siġillar taħt bidliet fit-tagħbija u tkessiħ rapidu u tisħin rapidu. U peress li l-materjal ma fihx sustanzi korrużivi, l-ebda korrużjoni bil-ħofor ma sseħħ fuq il-metall.
(2)bħala partijiet tat-tħin
Billi juża l-proprjetajiet awtolubrikanti tiegħu, jista' jintuża bħala berings, gerijiet, u ċrieki tal-pistuni għal skopijiet speċjali. Bħal berings lubrikati mingħajr żejt għal strumenti tal-avjazzjoni u tejp recorders, gerijiet lubrikati mingħajr żejt għal lokomotivi diesel ta' trasmissjoni elettrika (biex jiġu evitati inċidenti kkawżati minn tnixxija taż-żejt), ċrieki tal-pistuni lubrikati mingħajr żejt fuq kompressuri, eċċ. Barra minn hekk, jista' jintuża wkoll bħala berings li jiżżerżqu jew siġilli fl-industriji tal-ikel u farmaċewtiċi billi jieħu vantaġġ mill-karatteristiċi mhux tossiċi tiegħu.
(3) Bħala materjali strutturali għall-aerospazju, l-avjazzjoni, u l-missili. L-ewwel intuża fil-manifattura tal-inġenji tal-ajru biex inaqqas il-piż tal-inġenju tal-ajru u jtejjeb l-effiċjenza tat-titjira. Jintuża wkoll fl-industriji kimiċi, tal-pitrolju, tal-enerġija elettrika, tal-makkinarju, u ta' industriji oħra bħala siġill dinamiku rotatorju jew reċiprokanti jew diversi materjali tas-siġill statiku.
Zhengxi huwa professjonistfabbrika tal-istampa idrawlika fiċ-Ċina, li jipprovdi kwalità għoljapressa idrawlika kompostagħall-iffurmar ta' prodotti CFRP.
Ħin tal-posta: 25 ta' Mejju 2023
