CFRP හි අවසාන මාර්ගෝපදේශය: කාබන් ෆයිබර් ශක්තිමත් කරන ලද ප්ලාස්ටික්/පොලිමර්

සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය අඛණ්ඩව සංවර්ධනය වීමත් සමඟ, වීදුරු තන්තු-ශක්තිමත් කරන ලද ප්ලාස්ටික් වලට අමතරව, කාබන් තන්තු-ශක්තිමත් කරන ලද ප්ලාස්ටික්, බෝරෝන් තන්තු-ශක්තිමත් කරන ලද ප්ලාස්ටික් ආදිය දර්ශනය වී ඇත. කාබන් තන්තු-ශක්තිමත් කරන ලද පොලිමර් සංයුක්ත (CFRP) යනු අපගේ එදිනෙදා ජීවිතයේදී අප භාවිතා කරන බොහෝ නිෂ්පාදන නිෂ්පාදනය කිරීමට භාවිතා කරන සැහැල්ලු සහ ශක්තිමත් ද්‍රව්‍ය වේ. එය ප්‍රධාන ව්‍යුහාත්මක සංරචකය ලෙස කාබන් තන්තු භාවිතා කරන තන්තු-ශක්තිමත් කරන ලද සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය විස්තර කිරීමට භාවිතා කරන යෙදුමකි.

අන්තර්ගත වගුව:

1. කාබන් ෆයිබර් ශක්තිමත් කරන ලද පොලිමර් ව්‍යුහය
2. කාබන් ෆයිබර් ශක්තිමත් කරන ලද ප්ලාස්ටික් අච්චු කිරීමේ ක්‍රමය
3. කාබන් ෆයිබර් ශක්තිමත් කරන ලද පොලිමර් වල ගුණාංග
4. CFRP හි වාසි
5. CFRP හි අවාසි
6. කාබන් ෆයිබර් ශක්තිමත් කරන ලද ප්ලාස්ටික් භාවිතයන්

කාබන් ෆයිබර් ශක්තිමත් කරන ලද පොලිමර් ව්‍යුහය

කාබන් ෆයිබර් ශක්තිමත් කරන ලද ප්ලාස්ටික් යනු කාබන් ෆයිබර් ද්‍රව්‍ය නිශ්චිත දිශාවකට සකස් කර බන්ධිත පොලිමර් ද්‍රව්‍ය භාවිතා කිරීමෙන් සාදන ලද ද්‍රව්‍යයකි. කාබන් තන්තු වල විෂ්කම්භය අතිශයින් තුනී, මයික්‍රෝන 7 ක් පමණ වේ, නමුත් එහි ශක්තිය අතිශයින් ඉහළ ය.

කාබන් ෆයිබර් ශක්තිමත් කරන ලද සංයුක්ත ද්‍රව්‍යයේ මූලිකම සංඝටක ඒකකය කාබන් ෆයිබර් සූත්‍රිකාවයි. කාබන් සූත්‍රිකාවේ මූලික අමුද්‍රව්‍ය වන්නේ පූර්ව පොලිමර් පොලිඇක්‍රිලෝනිට්‍රයිල් (PAN), රේයන් හෝ පෙට්‍රෝලියම් තාරතාවයි. ඉන්පසු කාබන් ෆයිබර් කොටස් සඳහා රසායනික හා යාන්ත්‍රික ක්‍රම මගින් කාබන් ෆයිබර් රෙදි බවට පත් කරනු ලැබේ.

බන්ධන පොලිමර් සාමාන්‍යයෙන් ඉෙපොක්සි වැනි තාප සැකසුම් ෙරසින් වේ. පොලිවයිනයිල් ඇසිටේට් හෝ නයිලෝන් වැනි අනෙකුත් තාප කට්ටල හෝ තාප ප්ලාස්ටික් පොලිමර් සමහර විට භාවිතා වේ. කාබන් තන්තු වලට අමතරව, සංයුක්ත ද්‍රව්‍යවල ඇරමිඩ් Q, අතිශය ඉහළ අණුක බර පොලිඑතිලීන්, ඇලුමිනියම් හෝ වීදුරු තන්තු ද අඩංගු විය හැකිය. අවසාන කාබන් තන්තු නිෂ්පාදනයේ ගුණාංග බන්ධන අනුකෘතියට හඳුන්වා දෙන ආකලන වර්ගයට ද බලපෑ හැකිය.

කාබන් ෆයිබර් ශක්තිමත් කරන ලද ප්ලාස්ටික් අච්චු කිරීමේ ක්‍රමය

කාබන් ෆයිබර් නිෂ්පාදන ප්‍රධාන වශයෙන් විවිධ ක්‍රියාවලීන් නිසා වෙනස් වේ. කාබන් ෆයිබර් ශක්තිමත් කරන ලද පොලිමර් ද්‍රව්‍ය සෑදීම සඳහා බොහෝ ක්‍රම තිබේ.

1. අත් තැබීමේ ක්‍රමය

වියළි ක්‍රමය (පෙර සූදානම් කළ සාප්පුව) සහ තෙත් ක්‍රමය (තන්තු රෙදි සහ දුම්මල භාවිතා කිරීමට ඇලවීම) ලෙස බෙදා ඇත. සම්පීඩන අච්චුව වැනි ද්විතියික අච්චු ක්‍රියාවලීන්හි භාවිතය සඳහා ප්‍රෙප්‍රෙග් සකස් කිරීම සඳහා අතින් තැබීම ද භාවිතා කරයි. මෙම ක්‍රමය වන්නේ කාබන් ෆයිබර් රෙදි තහඩු අච්චුවක් මත ලැමිෙන්ට් කර අවසාන නිෂ්පාදනය සෑදීමයි. රෙදි තන්තු වල පෙළගැස්ම සහ වියමන තෝරා ගැනීමෙන් ලැබෙන ද්‍රව්‍යයේ ශක්තිය සහ තද බව ගුණාංග ප්‍රශස්ත කරනු ලැබේ. ඉන්පසු අච්චුව ඉෙපොක්සි වලින් පුරවා තාපය හෝ වාතයෙන් සුව කරනු ලැබේ. මෙම නිෂ්පාදන ක්‍රමය බොහෝ විට එන්ජින් ආවරණ වැනි ආතතියට ලක් නොවන කොටස් සඳහා භාවිතා වේ.

2. රික්තක සෑදීමේ ක්‍රමය

ලැමිෙන්ටඩ් ප්‍රෙප්‍රෙග් සඳහා, අච්චුවට සමීප කිරීමට සහ යම් උෂ්ණත්වයක් සහ පීඩනයක් යටතේ සුව කිරීමට සහ හැඩගැස්වීමට යම් ක්‍රියාවලියක් හරහා පීඩනය යෙදීම අවශ්‍ය වේ. රික්තක බෑග් ක්‍රමය මඟින් සාදන බෑගයේ ඇතුළත ඉවත් කිරීම සඳහා රික්තක පොම්පයක් භාවිතා කරයි, එවිට බෑගය සහ අච්චුව අතර සෘණ පීඩනය සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය අච්චුවට සමීප වන පරිදි පීඩනයක් ඇති කරයි.

රික්තක බෑග් ක්‍රමය මත පදනම්ව, රික්තක බෑග්-ස්වයංක්‍රීය ක්ලේව් සෑදීමේ ක්‍රමය පසුව ව්‍යුත්පන්න විය. රික්තක බෑග්-පමණක් ක්‍රමවලට වඩා ස්වයංක්‍රීය ක්ලේව් මඟින් කොටස (ස්වාභාවික සුව කිරීම වෙනුවට) වැඩි පීඩනයක් සහ තාප සුව කිරීමක් ලබා දෙයි. එවැනි කොටසකට වඩාත් සංයුක්ත ව්‍යුහයක්, වඩා හොඳ මතුපිට ගුණාත්මක භාවයක් ඇත, වායු බුබුලු ඵලදායී ලෙස ඉවත් කළ හැකිය (බුබුලු කොටසෙහි ශක්තියට බෙහෙවින් බලපානු ඇත), සහ සමස්ත ගුණාත්මකභාවය ඉහළ ය. ඇත්ත වශයෙන්ම, රික්තක බෑග් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය ජංගම දුරකථන පටල ඇලවීමේ ක්‍රියාවලියට සමාන වේ. වායු බුබුලු ඉවත් කිරීම ප්‍රධාන කාර්යයකි.

3. සම්පීඩන අච්චු ක්‍රමය

සම්පීඩන අච්චු ගැසීමමහා පරිමාණ නිෂ්පාදනයට සහ මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනයට හිතකර අච්චු ක්‍රමයකි. අච්චු සාමාන්‍යයෙන් ඉහළ සහ පහළ කොටස් වලින් සාදා ඇති අතර, එය අපි පිරිමි අච්චුව සහ ගැහැණු අච්චුව ලෙස හඳුන්වමු. අච්චු කිරීමේ ක්‍රියාවලිය වන්නේ ප්‍රෙප්‍රෙග් වලින් සාදන ලද පැදුර ලෝහ කවුන්ටර අච්චුවට දැමීම සහ යම් උෂ්ණත්වයක සහ පීඩනයක ක්‍රියාකාරිත්වය යටතේ, පැදුර රත් කර අච්චු කුහරය තුළ ප්ලාස්ටික් කර, පීඩනය යටතේ ගලා ගොස්, අච්චු කුහරය පුරවා, පසුව නිෂ්පාදන ලබා ගැනීම සඳහා අච්චු කිරීම සහ සුව කිරීම. කෙසේ වෙතත්, මෙම ක්‍රමයට පෙර ක්‍රමයට වඩා ඉහළ ආරම්භක පිරිවැයක් ඇත, මන්ද අච්චුවට ඉතා ඉහළ නිරවද්‍යතාවයකින් යුත් CNC යන්ත්‍රෝපකරණ අවශ්‍ය වේ.

4. වංගු අච්චු ගැසීම

සංකීර්ණ හැඩයන් සහිත හෝ භ්‍රමණ ශරීරයක හැඩයෙන් යුත් කොටස් සඳහා, මැන්ඩලයක් හෝ හරයක් මත සූත්‍රිකාව එතීමෙන් කොටස සෑදීමට සූත්‍රිකා වංගුවක් භාවිතා කළ හැකිය. එතීමෙන් පසු සම්පූර්ණ සුවය ලබා මැන්ඩලය ඉවත් කරන්න. උදාහරණයක් ලෙස, අත්හිටුවීමේ පද්ධතිවල භාවිතා කරන නල සන්ධි ආයුධ මෙම ක්‍රමය භාවිතයෙන් සෑදිය හැකිය.

5. ෙරසින් මාරු අච්චු කිරීම

දුම්මල හුවමාරු අච්චුව (RTM) සාපේක්ෂව ජනප්‍රිය අච්චු ක්‍රමයකි. එහි මූලික පියවර වන්නේ:
1. සකස් කළ නරක කාබන් ෆයිබර් රෙදි අච්චුවේ තබා අච්චුව වසා දමන්න.
2. එයට ද්‍රව තාප සැකසුම් දුම්මල එන්නත් කරන්න, ශක්තිමත් කිරීමේ ද්‍රව්‍යය කාවද්දන්න, සුව කරන්න.

කාබන් ෆයිබර් ශක්තිමත් කරන ලද පොලිමර් වල ගුණාංග

(1) ඉහළ ශක්තියක් සහ හොඳ නම්‍යතාවයක්.

කාබන් තන්තු වල නිශ්චිත ශක්තිය (එනම්, ආතන්ය ශක්තියේ ඝනත්වයට අනුපාතය) වානේ මෙන් 6 ගුණයක් සහ ඇලුමිනියම් මෙන් 17 ගුණයක් වේ. නිශ්චිත මාපාංකය (එනම්, වස්තුවක ප්‍රත්‍යාස්ථතාවයේ ලකුණක් වන යන්ග්ගේ මාපාංකය ඝනත්වයට අනුපාතය) වානේ හෝ ඇලුමිනියම් වලට වඩා 3 ගුණයකට වඩා වැඩිය.

ඉහළ නිශ්චිත ශක්තියක් සහිතව, එය විශාල වැඩ බරක් දරාගත හැකිය. එහි උපරිම වැඩ පීඩනය 350 kg/cm2 දක්වා ළඟා විය හැකිය. ඊට අමතරව, එය පිරිසිදු F-4 සහ එහි ෙගත්තම් වලට වඩා සම්පීඩ්‍ය හා ඔරොත්තු දීමේ හැකියාව ඇත.

(2) හොඳ තෙහෙට්ටුවට ප්‍රතිරෝධය සහ ඇඳුම් ප්‍රතිරෝධය.

එහි තෙහෙට්ටුවට ඔරොත්තු දීමේ හැකියාව ඉෙපොක්සි ෙරසින් වලට වඩා බෙහෙවින් වැඩි වන අතර ලෝහ ද්‍රව්‍යවලට වඩා වැඩි ය. ග්‍රැෆයිට් තන්තු ස්වයං-ලිහිසි කරන අතර කුඩා ඝර්ෂණ සංගුණකයක් ඇත. සාමාන්‍ය ඇස්බැස්ටෝස් නිෂ්පාදන හෝ F-4 ෙගත්තම් වලට වඩා ඇඳීමේ ප්‍රමාණය 5-10 ගුණයකින් කුඩා ය.

(3) හොඳ තාප සන්නායකතාවය සහ තාප ප්‍රතිරෝධය.

කාබන් ෆයිබර් ශක්තිමත් කරන ලද ප්ලාස්ටික් හොඳ තාප සන්නායකතාවක් ඇති අතර, ඝර්ෂණය මගින් ජනනය වන තාපය පහසුවෙන් විසුරුවා හරිනු ලැබේ. අභ්‍යන්තරය අධික ලෙස රත් කර තාපය ගබඩා කිරීම පහසු නොවන අතර ගතික මුද්‍රා තැබීමේ ද්‍රව්‍යයක් ලෙස භාවිතා කළ හැකිය. වාතයේ දී, එය -120~350°C උෂ්ණත්ව පරාසය තුළ ස්ථායීව ක්‍රියා කළ හැකිය. කාබන් ෆයිබර් වල ක්ෂාර ලෝහ අන්තර්ගතය අඩු වීමත් සමඟ, සේවා උෂ්ණත්වය තවදුරටත් වැඩි විය හැක. නිෂ්ක්‍රීය වායුවක දී, එහි අනුවර්තනය කළ හැකි උෂ්ණත්වය 2000°C පමණ දක්වා ළඟා විය හැකි අතර, එය සීතල හා තාපයේ තියුණු වෙනස්කම් වලට ඔරොත්තු දිය හැකිය.

(4) හොඳ කම්පන ප්‍රතිරෝධය.

එය අනුනාද වීම හෝ සෙලවීම පහසු නොවන අතර, එය කම්පනය අඩු කිරීම සහ ශබ්දය අඩු කිරීම සඳහා ද විශිෂ්ට ද්‍රව්‍යයකි.

CFRP හි වාසි

1. සැහැල්ලු බර

සාම්ප්‍රදායික වීදුරු කෙඳි ශක්තිමත් කරන ලද ප්ලාස්ටික් අඛණ්ඩ වීදුරු කෙඳි සහ 70% වීදුරු කෙඳි (වීදුරු බර/මුළු බර) භාවිතා කරන අතර සාමාන්‍යයෙන් ඝන අඟලකට රාත්තල් 0.065 ක ඝනත්වයක් ඇත. එම 70% තන්තු බර සහිත CFRP සංයුක්තයක සාමාන්‍යයෙන් ඝන අඟලකට රාත්තල් 0.055 ක ඝනත්වයක් ඇත.

2. ඉහළ ශක්තිය

කාබන් තන්තු ශක්තිමත් කරන ලද බහු අවයවක සැහැල්ලු වුවද, CFRP සංයුක්තවල වීදුරු කෙඳි සංයුක්තවලට වඩා ඒකක බරකට වැඩි ශක්තියක් සහ ඉහළ දෘඩතාවයක් ඇත. ලෝහ ද්‍රව්‍ය හා සසඳන විට, මෙම වාසිය වඩාත් පැහැදිලිය.

CFRP හි අවාසි

1. අධික පිරිවැය

කාබන් ෆයිබර් ශක්තිමත් කරන ලද ප්ලාස්ටික් නිෂ්පාදන පිරිවැය අධිකයි. වර්තමාන වෙළඳපල තත්ත්වයන් (සැපයුම සහ ඉල්ලුම), කාබන් ෆයිබර් වර්ගය (ගුවන් අවකාශය එදිරිව වාණිජ ශ්‍රේණිය) සහ තන්තු මිටියේ ප්‍රමාණය අනුව කාබන් ෆයිබර් මිල ගණන් නාටකාකාර ලෙස වෙනස් විය හැකිය. රාත්තල් පදනමක් මත, වර්ජින් කාබන් ෆයිබර් වීදුරු කෙඳි වලට වඩා 5 සිට 25 ගුණයකින් මිල අධික විය හැකිය. CFRP සමඟ වානේ සංසන්දනය කිරීමේදී මෙම වෙනස ඊටත් වඩා වැඩිය.
2. සන්නායකතාවය
කාබන් ෆයිබර් සංයුක්ත ද්‍රව්‍යවල වාසිය සහ අවාසිය මෙයයි. එය යෙදුම මත රඳා පවතී. කාබන් ෆයිබර් අතිශයින්ම සන්නායක වන අතර වීදුරු ෆයිබර් පරිවාරක වේ. බොහෝ නිෂ්පාදන කාබන් ෆයිබර් හෝ ලෝහ වෙනුවට ෆයිබර්ග්ලාස් භාවිතා කරයි, මන්ද ඒවාට දැඩි පරිවරණයක් අවශ්‍ය වේ. උපයෝගිතා නිෂ්පාදනයේදී, බොහෝ නිෂ්පාදන සඳහා වීදුරු ෆයිබර් භාවිතා කිරීම අවශ්‍ය වේ.

කාබන් ෆයිබර් ශක්තිමත් කරන ලද ප්ලාස්ටික් භාවිතයන්

කාබන් ෆයිබර් ශක්තිමත් කරන ලද පොලිමර් වල යෙදීම් යාන්ත්‍රික කොටස්වල සිට හමුදා ද්‍රව්‍ය දක්වා ජීවිතයේ පුළුල් පරාසයක පවතී.

(1)මුද්‍රා තැබීමේ ඇසුරුම් ලෙස
කාබන් ෆයිබර් ශක්තිමත් කරන ලද PTFE ද්‍රව්‍ය විඛාදනයට ඔරොත්තු දෙන, ඇඳීමට ඔරොත්තු දෙන සහ ඉහළ උෂ්ණත්වයට ඔරොත්තු දෙන මුද්‍රා තැබීමේ මුදු හෝ ඇසුරුම් බවට පත් කළ හැකිය. ස්ථිතික මුද්‍රා තැබීම සඳහා භාවිතා කරන විට, සේවා කාලය දිගු වන අතර, සාමාන්‍ය තෙල්-ගිල්වූ ඇස්බැස්ටෝස් ඇසුරුම්වලට වඩා 10 ගුණයකට වඩා දිගු වේ. බර වෙනස්වීම් සහ වේගවත් සිසිලනය සහ වේගවත් උණුසුම යටතේ මුද්‍රා තැබීමේ කාර්ය සාධනය පවත්වා ගත හැකිය. තවද ද්‍රව්‍යයේ විඛාදන ද්‍රව්‍ය අඩංගු නොවන බැවින්, ලෝහය මත සිදුරු විඛාදනයක් සිදු නොවේ.

(2)ඇඹරුම් කොටස් ලෙස
එහි ස්වයං-ලිහිසිකරණ ගුණාංග උපයෝගී කරගනිමින්, එය විශේෂ අරමුණු සඳහා ෙබයාරිං, ගියර් සහ පිස්ටන් මුදු ලෙස භාවිතා කළ හැකිය. ගුවන් උපකරණ සහ ටේප් රෙකෝඩර සඳහා තෙල් රහිත ලිහිසි කළ ෙබයාරිං, විදුලි සම්ප්‍රේෂණ ඩීසල් දුම්රිය එන්ජින් සඳහා තෙල් රහිත ලිහිසි කළ ගියර් (තෙල් කාන්දු වීම නිසා සිදුවන අනතුරු වළක්වා ගැනීම සඳහා), සම්පීඩකවල තෙල් රහිත ලිහිසි කළ පිස්ටන් මුදු ආදිය. ඊට අමතරව, එහි විෂ නොවන ලක්ෂණ වලින් ප්‍රයෝජන ගනිමින් ආහාර සහ ඖෂධ කර්මාන්තවල ස්ලයිඩින් ෙබයාරිං හෝ මුද්‍රා ලෙසද එය භාවිතා කළ හැකිය.

(3) අභ්‍යවකාශ, ගුවන් සේවා සහ මිසයිල සඳහා ව්‍යුහාත්මක ද්‍රව්‍ය ලෙස. ගුවන් යානා නිෂ්පාදනයේදී ගුවන් යානයේ බර අඩු කර පියාසර කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා එය මුලින්ම භාවිතා කරන ලදී. රසායනික, ඛනිජ තෙල්, විදුලි බලය, යන්ත්‍රෝපකරණ සහ අනෙකුත් කර්මාන්තවල භ්‍රමණ හෝ ප්‍රත්‍යාවර්ත ගතික මුද්‍රාවක් හෝ විවිධ ස්ථිතික මුද්‍රා ද්‍රව්‍ය ලෙසද එය භාවිතා වේ.

ෂෙන්ෂි වෘත්තිකයෙකිචීනයේ හයිඩ්‍රොලික් මුද්‍රණ කර්මාන්ත ශාලාව, ඉහළ ගුණාත්මක බවක් ලබා දීමසංයුක්ත හයිඩ්‍රොලික් මුද්‍රණාලයCFRP නිෂ්පාදන සැකසීම සඳහා.