कम्पोजिट सामग्रीको निरन्तर विकाससँगै, गिलास फाइबर-प्रबलित प्लास्टिकको अतिरिक्त, कार्बन फाइबर-प्रबलित प्लास्टिक, बोरोन फाइबर-प्रबलित प्लास्टिक, आदि देखा परेका छन्। कार्बन फाइबर प्रबलित पोलिमर कम्पोजिट (CFRP) हल्का तौल र बलियो सामग्री हुन् जुन हामीले हाम्रो दैनिक जीवनमा प्रयोग गर्ने धेरै उत्पादनहरू निर्माण गर्न प्रयोग गरिन्छ। यो मुख्य संरचनात्मक घटकको रूपमा कार्बन फाइबर प्रयोग गर्ने फाइबर-प्रबलित कम्पोजिट सामग्रीहरू वर्णन गर्न प्रयोग गरिने शब्द हो।
सामग्री तालिका:
१. कार्बन फाइबर प्रबलित पोलिमर संरचना
२. कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिकको मोल्डिंग विधि
३. कार्बन फाइबर प्रबलित पोलिमरका गुणहरू
४. CFRP का फाइदाहरू
५. CFRP का बेफाइदाहरू
६. कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक प्रयोगहरू
कार्बन फाइबर प्रबलित पोलिमर संरचना
कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक भनेको कार्बन फाइबर सामग्रीहरूलाई निश्चित दिशामा व्यवस्थित गरेर र बन्डेड पोलिमर सामग्रीहरू प्रयोग गरेर बनाइएको सामग्री हो। कार्बन फाइबरको व्यास अत्यन्तै पातलो हुन्छ, लगभग ७ माइक्रोन, तर यसको बल अत्यन्तै उच्च हुन्छ।
कार्बन फाइबर प्रबलित कम्पोजिट सामग्रीको सबैभन्दा आधारभूत घटक एकाइ कार्बन फाइबर फिलामेन्ट हो। कार्बन फिलामेन्टको आधारभूत कच्चा पदार्थ प्रीपोलिमर पोलीएक्रिलोनिट्राइल (PAN), रेयन, वा पेट्रोलियम पिच हो। त्यसपछि कार्बन फिलामेन्टहरू कार्बन फाइबर भागहरूको लागि रासायनिक र मेकानिकल विधिहरूद्वारा कार्बन फाइबर कपडाहरूमा बनाइन्छ।
बाइन्डिङ पोलिमर सामान्यतया इपोक्सी जस्तो थर्मोसेटिंग राल हुन्छ। अन्य थर्मोसेट वा थर्मोप्लास्टिक पोलिमरहरू कहिलेकाहीं प्रयोग गरिन्छ, जस्तै पोलिभिनिल एसीटेट वा नायलन। कार्बन फाइबरको अतिरिक्त, कम्पोजिटहरूमा अरामिड क्यू, अल्ट्रा-हाई आणविक तौल पोलिथिलीन, एल्युमिनियम, वा गिलास फाइबरहरू पनि हुन सक्छन्। अन्तिम कार्बन फाइबर उत्पादनको गुणहरू बाइन्डिङ म्याट्रिक्समा परिचय गरिएको additives को प्रकारबाट पनि प्रभावित हुन सक्छ।
कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिकको मोल्डिंग विधि
कार्बन फाइबर उत्पादनहरू मुख्यतया फरक प्रक्रियाहरूका कारण फरक हुन्छन्। कार्बन फाइबर प्रबलित पोलिमर सामग्रीहरू बनाउने धेरै तरिकाहरू छन्।
१. हात ले-अप विधि
सुख्खा विधि (पूर्व-तयार पसल) र भिजेको विधि (फाइबर कपडा र राल प्रयोग गर्न टाँसिएको) मा विभाजित। कम्प्रेसन मोल्डिंग जस्ता माध्यमिक मोल्डिंग प्रक्रियाहरूमा प्रयोगको लागि प्रिप्रेगहरू तयार गर्न ह्यान्ड ले-अप पनि प्रयोग गरिन्छ। यो विधिमा कार्बन फाइबर कपडाका पानाहरू अन्तिम उत्पादन बनाउन मोल्डमा ल्यामिनेट गरिन्छ। कपडा फाइबरहरूको पङ्क्तिबद्धता र बुनाई चयन गरेर परिणामस्वरूप सामग्रीको बल र कठोरता गुणहरू अनुकूलित गरिन्छ। त्यसपछि मोल्डलाई इपोक्सीले भरिन्छ र तातो वा हावाले निको पारिन्छ। यो उत्पादन विधि प्रायः इन्जिन कभरहरू जस्ता गैर-तनाव भएका भागहरूको लागि प्रयोग गरिन्छ।
२. भ्याकुम बनाउने विधि
ल्यामिनेटेड प्रिप्रेगको लागि, यसलाई मोल्डको नजिक बनाउन र निश्चित तापक्रम र दबाबमा यसलाई निको पार्न र आकार दिन निश्चित प्रक्रिया मार्फत दबाब दिन आवश्यक छ। भ्याकुम ब्याग विधिले बनाउने झोलाको भित्री भाग खाली गर्न भ्याकुम पम्प प्रयोग गर्दछ ताकि झोला र मोल्ड बीचको नकारात्मक दबाबले दबाब बनाउँछ ताकि कम्पोजिट सामग्री मोल्डको नजिक होस्।
भ्याकुम ब्याग विधिको आधारमा, भ्याकुम ब्याग-अटोक्लेभ बनाउने विधि पछि लिइएको थियो। अटोक्लेभहरूले भ्याकुम ब्याग-मात्र विधिहरू भन्दा उच्च दबाब र ताप प्रदान गर्दछ (प्राकृतिक उपचारको सट्टा)। यस्तो भागमा बढी कम्प्याक्ट संरचना, राम्रो सतह गुणस्तर हुन्छ, प्रभावकारी रूपमा हावाका बुलबुलेहरू हटाउन सक्छ (बुलबुलेहरूले भागको बललाई धेरै असर गर्नेछ), र समग्र गुणस्तर उच्च हुन्छ। वास्तवमा, भ्याकुम ब्यागिङको प्रक्रिया मोबाइल फोन फिल्म स्टिकिङ जस्तै हो। हावाका बुलबुलेहरू हटाउनु एक प्रमुख कार्य हो।
३. कम्प्रेसन मोल्डिङ विधि
कम्प्रेसन मोल्डिङयो एक मोल्डिंग विधि हो जुन ठूलो मात्रामा उत्पादन र ठूलो मात्रामा उत्पादनको लागि अनुकूल छ। मोल्डहरू सामान्यतया माथिल्लो र तल्लो भागहरूबाट बनेका हुन्छन्, जसलाई हामी पुरुष मोल्ड र महिला मोल्ड भन्छौं। मोल्डिंग प्रक्रिया भनेको प्रिप्रेगबाट बनेको म्याटलाई धातुको काउन्टर मोल्डमा राख्नु हो, र निश्चित तापक्रम र दबाबको कार्य अन्तर्गत, म्याटलाई मोल्ड गुहामा तताइन्छ र प्लास्टिकाइज गरिन्छ, दबाबमा बग्छ, र मोल्ड गुहा भर्छ, र त्यसपछि र उत्पादनहरू प्राप्त गर्न मोल्डिंग र क्युरिंग गरिन्छ। यद्यपि, यो विधिको अघिल्लो भन्दा उच्च प्रारम्भिक लागत छ, किनकि मोल्डलाई धेरै उच्च-परिशुद्धता CNC मेसिनिंग आवश्यक पर्दछ।
४. घुमाउरो ढलाई
जटिल आकार भएका वा रिभोलुसन बडीको आकारका भागहरूका लागि, फिलामेन्टलाई म्यान्ड्रेल वा कोरमा घुमाएर भाग बनाउन फिलामेन्ट वाइन्डर प्रयोग गर्न सकिन्छ। घुमाइ पूर्ण रूपमा निको भएपछि र म्यान्ड्रेल हटाउनुहोस्। उदाहरणका लागि, सस्पेन्सन प्रणालीहरूमा प्रयोग हुने ट्यूबलर जोइन्ट आर्महरू यो विधि प्रयोग गरेर बनाउन सकिन्छ।
५. राल स्थानान्तरण मोल्डिङ
रेजिन ट्रान्सफर मोल्डिंग (RTM) अपेक्षाकृत लोकप्रिय मोल्डिंग विधि हो। यसका आधारभूत चरणहरू यस प्रकार छन्:
१. तयार पारिएको खराब कार्बन फाइबर कपडालाई साँचामा राख्नुहोस् र साँचा बन्द गर्नुहोस्।
२. यसमा तरल थर्मोसेटिंग राल इन्जेक्ट गर्नुहोस्, सुदृढीकरण सामग्रीलाई गर्भाधान गर्नुहोस्, र निको पार्नुहोस्।
कार्बन फाइबर प्रबलित पोलिमरको गुणहरू
(१) उच्च शक्ति र राम्रो लोच।
कार्बन फाइबरको विशिष्ट शक्ति (अर्थात्, तन्य शक्ति र घनत्वको अनुपात) स्टीलको भन्दा ६ गुणा र एल्युमिनियमको १७ गुणा हुन्छ। विशिष्ट मोड्युलस (अर्थात्, यंगको मोड्युलस र घनत्वको अनुपात, जुन वस्तुको लोचको संकेत हो) स्टील वा एल्युमिनियमको भन्दा ३ गुणा बढी हुन्छ।
उच्च विशिष्ट शक्तिको साथ, यसले ठूलो काम गर्ने भार सहन सक्छ। यसको अधिकतम काम गर्ने चाप ३५० किलोग्राम/सेमी२ सम्म पुग्न सक्छ। यसको अतिरिक्त, यो शुद्ध F-4 र यसको ब्रेड भन्दा बढी संकुचन योग्य र लचिलो छ।
(२) राम्रो थकान प्रतिरोध र पहिरन प्रतिरोध।
यसको थकान प्रतिरोध इपोक्सी रेजिनको तुलनामा धेरै उच्च र धातु सामग्रीको तुलनामा उच्च छ। ग्रेफाइट फाइबरहरू स्व-स्नेहनशील हुन्छन् र घर्षणको गुणांक कम हुन्छ। पहिरनको मात्रा सामान्य एस्बेस्टोस उत्पादनहरू वा F-4 ब्रेडहरूको तुलनामा ५-१० गुणा कम हुन्छ।
(३) राम्रो तापीय चालकता र ताप प्रतिरोध।
कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिकहरूमा राम्रो थर्मल चालकता हुन्छ, र घर्षणबाट उत्पन्न हुने ताप सजिलै नष्ट हुन्छ। भित्री भागलाई धेरै तताउन र ताप भण्डारण गर्न सजिलो हुँदैन र यसलाई गतिशील सिलिङ सामग्रीको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। हावामा, यो -१२० ~३५० डिग्री सेल्सियसको तापक्रम दायरामा स्थिर रूपमा काम गर्न सक्छ। कार्बन फाइबरमा क्षारीय धातुको मात्रा घटेपछि, सेवा तापक्रम अझ बढ्न सक्छ। निष्क्रिय ग्यासमा, यसको अनुकूलनीय तापक्रम लगभग २००० डिग्री सेल्सियससम्म पुग्न सक्छ, र यसले चिसो र गर्मीमा तीव्र परिवर्तनहरू सहन सक्छ।
(४) राम्रो कम्पन प्रतिरोध।
यो प्रतिध्वनि वा फडफडाउन सजिलो छैन, र यो कम्पन घटाउने र आवाज घटाउने लागि पनि एक उत्कृष्ट सामग्री हो।
CFRP का फाइदाहरू
१. हल्का तौल
परम्परागत गिलास फाइबर प्रबलित प्लास्टिकहरूले निरन्तर गिलास फाइबर र ७०% गिलास फाइबर (ग्लासको तौल/कुल तौल) प्रयोग गर्छन् र सामान्यतया प्रति घन इन्च ०.०६५ पाउन्ड घनत्व हुन्छ। उही ७०% फाइबर तौल भएको CFRP कम्पोजिटको घनत्व सामान्यतया ०.०५५ पाउन्ड प्रति घन इन्च हुन्छ।
२. उच्च शक्ति
कार्बन फाइबर प्रबलित पोलिमरहरू हल्का तौल भए तापनि, CFRP कम्पोजिटहरूमा ग्लास फाइबर कम्पोजिटहरू भन्दा प्रति एकाइ वजनमा उच्च शक्ति र उच्च कठोरता हुन्छ। धातु सामग्रीहरूको तुलनामा, यो फाइदा बढी स्पष्ट छ।
CFRP का बेफाइदाहरू
१. उच्च लागत
कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिकको उत्पादन लागत निषिद्ध छ। कार्बन फाइबरको मूल्य हालको बजार अवस्था (आपूर्ति र माग), कार्बन फाइबरको प्रकार (एरोस्पेस बनाम व्यावसायिक ग्रेड), र फाइबर बन्डलको आकारमा निर्भर गर्दै नाटकीय रूपमा भिन्न हुन सक्छ। पाउन्ड-फर-पाउन्डको आधारमा, भर्जिन कार्बन फाइबर ग्लास फाइबर भन्दा ५ देखि २५ गुणा महँगो हुन सक्छ। स्टीललाई CFRP सँग तुलना गर्दा यो भिन्नता अझ बढी हुन्छ।
२. चालकता
यो कार्बन फाइबर कम्पोजिट सामग्रीको फाइदा र बेफाइदा हो। यो प्रयोगमा निर्भर गर्दछ। कार्बन फाइबरहरू अत्यन्तै चालक हुन्छन् र गिलास फाइबरहरू इन्सुलेट हुन्छन्। धेरै उत्पादनहरूले कार्बन फाइबर वा धातुको सट्टा फाइबरग्लास प्रयोग गर्छन् किनभने तिनीहरूलाई कडा इन्सुलेशन चाहिन्छ। उपयोगिताहरूको उत्पादनमा, धेरै उत्पादनहरूलाई गिलास फाइबरको प्रयोग आवश्यक पर्दछ।
कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक प्रयोगहरू
कार्बन फाइबर प्रबलित पोलिमरको प्रयोग जीवनमा व्यापक छ, मेकानिकल भागहरूदेखि सैन्य सामग्रीहरूसम्म।
(१)सिलिङ प्याकिङको रूपमा
कार्बन फाइबर प्रबलित PTFE सामग्रीलाई जंग प्रतिरोधी, पहिरन प्रतिरोधी, र उच्च-तापमान-प्रतिरोधी सिलिङ रिङ वा प्याकिङमा बनाउन सकिन्छ। स्थिर सिलिङको लागि प्रयोग गर्दा, सेवा जीवन लामो हुन्छ, सामान्य तेलमा डुबाइएको एस्बेस्टोस प्याकिङको भन्दा १० गुणा बढी। यसले लोड परिवर्तनहरू र द्रुत शीतलन र द्रुत तापक्रममा सिलिङ प्रदर्शन कायम राख्न सक्छ। र सामग्रीमा संक्षारक पदार्थहरू नभएकोले, धातुमा कुनै पिटिंग जंग हुनेछैन।
(२)पीसने भागहरूको रूपमा
यसको स्व-स्नेहन गुणहरू प्रयोग गर्दै, यसलाई विशेष उद्देश्यका लागि बेयरिङ, गियर र पिस्टन रिंगको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ। जस्तै उड्डयन उपकरणहरू र टेप रेकर्डरहरूको लागि तेल-रहित लुब्रिकेटेड बेयरिङहरू, विद्युतीय प्रसारण डिजेल लोकोमोटिभहरूको लागि तेल-रहित लुब्रिकेटेड गियरहरू (तेल चुहावटबाट हुने दुर्घटनाहरूबाट बच्न), कम्प्रेसरहरूमा तेल-रहित लुब्रिकेटेड पिस्टन रिंगहरू, आदि। थप रूपमा, यसको गैर-विषाक्त विशेषताहरूको फाइदा उठाउँदै यसलाई खाद्य र औषधि उद्योगहरूमा स्लाइडिङ बेयरिङ वा सिलको रूपमा पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ।
(३) एयरोस्पेस, उड्डयन र मिसाइलहरूको लागि संरचनात्मक सामग्रीको रूपमा। यो पहिलो पटक विमानको तौल घटाउन र उडान दक्षता सुधार गर्न विमान निर्माणमा प्रयोग गरिएको थियो। यो रसायन, पेट्रोलियम, विद्युतीय शक्ति, मेसिनरी र अन्य उद्योगहरूमा रोटरी वा पारस्परिक गतिशील सिल वा विभिन्न स्थिर सिल सामग्रीको रूपमा पनि प्रयोग गरिन्छ।
झेङ्क्सी एक पेशेवर हुन्चीनमा हाइड्रोलिक प्रेस कारखाना, उच्च गुणस्तर प्रदान गर्दैकम्पोजिट हाइड्रोलिक प्रेसCFRP उत्पादनहरू बनाउनको लागि।
पोस्ट समय: मे-२५-२०२३
