Me zhvillimin e vazhdueshëm të materialeve kompozite, përveç plastikës së përforcuar me fibra qelqi, janë shfaqur plastikat e përforcuara me fibra karboni, plastikat e përforcuara me fibra bor, etj. Kompozitet polimerike të përforcuara me fibra karboni (CFRP) janë materiale të lehta dhe të forta që përdoren për të prodhuar shumë produkte që ne i përdorim në jetën tonë të përditshme. Është një term që përdoret për të përshkruar materialet kompozite të përforcuara me fibra që përdorin fibra karboni si përbërësin kryesor strukturor.
Tabela e përmbajtjes:
1. Struktura polimerike e përforcuar me fibra karboni
2. Metoda e Formëzimit të Plastikës së Përforcuar me Fibër Karboni
3. Vetitë e polimerit të përforcuar me fibra karboni
4. Avantazhet e CFRP-së
5. Disavantazhet e CFRP-së
6. Përdorimet e plastikës së përforcuar me fibra karboni
Struktura polimerike e përforcuar me fibra karboni
Plastika e përforcuar me fibra karboni është një material i formuar duke rregulluar materialet e fibrave të karbonit në një drejtim të caktuar dhe duke përdorur materiale polimerike të lidhura. Diametri i fibrave të karbonit është jashtëzakonisht i hollë, rreth 7 mikronë, por forca e saj është jashtëzakonisht e lartë.
Njësia përbërëse më themelore e materialit kompozit të përforcuar me fibra karboni është filamenti i fibrave të karbonit. Lënda e parë themelore e filamentit të karbonit është poliakrilonitrili prepolimer (PAN), mëndafshi artificial ose katran nafte. Filamentet e karbonit më pas shndërrohen në pëlhura me fibra karboni me anë të metodave kimike dhe mekanike për pjesët me fibra karboni.
Polimeri lidhës është zakonisht një rrëshirë termoreaktive siç është epoksi. Ndonjëherë përdoren edhe polimere të tjera termoreaktive ose termoplastike, siç është acetati i polivinilit ose najloni. Përveç fibrave të karbonit, kompozitët mund të përmbajnë edhe aramid Q, polietilen me peshë molekulare ultra të lartë, alumin ose fibra qelqi. Vetitë e produktit përfundimtar të fibrave të karbonit mund të ndikohen gjithashtu nga lloji i aditivëve të futur në matricën lidhëse.
Metoda e Formëzimit të Plastikës së Përforcuar me Fibër Karboni
Produktet me fibra karboni janë kryesisht të ndryshme për shkak të proceseve të ndryshme. Ekzistojnë shumë metoda për formimin e materialeve polimerike të përforcuara me fibra karboni.
1. Metoda e vendosjes me dorë
Ndarë në metodën e thatë (punishte e parapërgatitur) dhe metodën e lagësht (pëlhurë me fibra dhe rrëshirë e ngjitur për përdorim). Shtrimi me dorë përdoret gjithashtu për të përgatitur prepregs për përdorim në proceset sekondare të derdhjes, siç është derdhja me kompresim. Kjo metodë është ajo ku fletët e pëlhurës me fibra karboni laminohen në një myk për të formuar produktin përfundimtar. Vetitë e forcës dhe ngurtësisë së materialit që rezulton optimizohen duke zgjedhur shtrirjen dhe endjen e fibrave të pëlhurës. Mbulesa më pas mbushet me epoksi dhe thahet me nxehtësi ose ajër. Kjo metodë prodhimi përdoret shpesh për pjesë jo të stresuara, siç janë mbulesat e motorrit.
2. Metoda e Formimit në Vakum
Për prepregun e laminuar, është e nevojshme të ushtrohet presion përmes një procesi të caktuar për ta afruar atë me mykun dhe për ta tharë dhe formësuar atë nën një temperaturë dhe presion të caktuar. Metoda e qeses me vakum përdor një pompë vakumi për të zbrazur pjesën e brendshme të qeses formuese në mënyrë që presioni negativ midis qeses dhe mykut të formojë një presion në mënyrë që materiali kompozit të jetë afër mykut.
Në bazë të metodës me qese vakumi, metoda e formimit me qese vakumi-autoklavë u nxor më vonë. Autoklavat ofrojnë presione më të larta dhe e kurojnë me nxehtësi pjesën (në vend të kurimit natyror) sesa metodat vetëm me qese vakumi. Një pjesë e tillë ka një strukturë më kompakte, cilësi më të mirë të sipërfaqes, mund të eliminojë në mënyrë efektive flluskat e ajrit (flluskat do të ndikojnë shumë në forcën e pjesës) dhe cilësia e përgjithshme është më e lartë. Në fakt, procesi i mbushjes me qese vakumi është i ngjashëm me atë të ngjitjes së filmit të telefonit celular. Eliminimi i flluskave të ajrit është një detyrë e rëndësishme.
3. Metoda e Formëzimit me Kompresim
Formëzimi me kompresionështë një metodë formimi që është e favorshme për prodhimin masiv dhe prodhimin masiv. Format zakonisht bëhen nga pjesët e sipërme dhe të poshtme, të cilat ne i quajmë formë mashkullore dhe formë femërore. Procesi i formimit është vendosja e dyshekut të bërë nga prepreg në formën metalike kundër, dhe nën veprimin e një temperature dhe presioni të caktuar, dysheku nxehet dhe plastifikohet në zgavrën e formës, rrjedh nën presion dhe mbush zgavrën e formës, dhe më pas formohet dhe thahet për të marrë produkte. Megjithatë, kjo metodë ka një kosto fillestare më të lartë se ato të mëparshmet, pasi forma kërkon përpunim CNC me precizion shumë të lartë.
4. Formëzimi me dredhje
Për pjesët me forma komplekse ose në formën e një trupi rrotullues, një mbështjellës filamentesh mund të përdoret për të prodhuar pjesën duke e mbështjellë filamentin në një mandrel ose bërthamë. Pasi mbështjellja të jetë përfunduar, thajeni dhe hiqni mandrinën. Për shembull, krahët e kyçjes tubulare të përdorur në sistemet e pezullimit mund të bëhen duke përdorur këtë metodë.
5. Formëzimi me transferim rrëshire
Formëzimi me transferim rrëshire (RTM) është një metodë relativisht e popullarizuar e formimit. Hapat e saj bazë janë:
1. Vendosni pëlhurën e përgatitur prej fibre karboni të dëmtuar në myk dhe mbylleni mykun.
2. Injektoni rrëshirë të lëngshme termoreaktive në të, impregnoni materialin përforcues dhe thajeni.
Vetitë e polimerit të përforcuar me fibra karboni
(1) Fortësi e lartë dhe elasticitet i mirë.
Rezistenca specifike (domethënë, raporti i rezistencës në tërheqje me dendësinë) e fibrës së karbonit është 6 herë më e madhe se ajo e çelikut dhe 17 herë më e madhe se ajo e aluminit. Moduli specifik (domethënë, raporti i modulit të Young-ut me dendësinë, i cili është një shenjë e elasticitetit të një objekti) është më shumë se 3 herë më i madh se ai i çelikut ose aluminit.
Me rezistencë të lartë specifike, mund të përballojë një ngarkesë të madhe pune. Presioni i tij maksimal i punës mund të arrijë 350 kg/cm2. Përveç kësaj, është më i ngjeshshëm dhe elastik se F-4 i pastër dhe gërshetimi i tij.
(2) Rezistencë e mirë ndaj lodhjes dhe rezistencë ndaj konsumimit.
Rezistenca e saj ndaj lodhjes është shumë më e lartë se ajo e rrëshirës epoksi dhe më e lartë se ajo e materialeve metalike. Fibrat e grafitit janë vetë-lubrifikuese dhe kanë një koeficient të vogël fërkimi. Sasia e konsumimit është 5-10 herë më e vogël se ajo e produkteve të përgjithshme të azbestit ose gërshetat F-4.
(3) Përçueshmëri e mirë termike dhe rezistencë ndaj nxehtësisë.
Plastikat e përforcuara me fibra karboni kanë përçueshmëri të mirë termike dhe nxehtësia e gjeneruar nga fërkimi shpërndahet lehtësisht. Pjesa e brendshme nuk mbinxehet dhe nuk ruan nxehtësinë lehtë dhe mund të përdoret si një material dinamik izolues. Në ajër, mund të funksionojë në mënyrë të qëndrueshme në diapazonin e temperaturës -120~350°C. Me uljen e përmbajtjes së metaleve alkaline në fibrat e karbonit, temperatura e shërbimit mund të rritet më tej. Në një gaz inert, temperatura e tij e adaptueshme mund të arrijë rreth 2000°C dhe mund t'i rezistojë ndryshimeve të mprehta të të ftohtit dhe të nxehtësisë.
(4) Rezistencë e mirë ndaj dridhjeve.
Nuk është e lehtë të rezonojë ose të lëkundet, dhe është gjithashtu një material i shkëlqyer për reduktimin e dridhjeve dhe reduktimin e zhurmës.
Avantazhet e CFRP-së
1. Pesha e lehtë
Plastikat tradicionale të përforcuara me fibra qelqi përdorin fibra qelqi të vazhdueshme dhe 70% fibra qelqi (pesha e qelqit/pesha totale) dhe zakonisht kanë një dendësi prej 0.065 paund për inç kub. Një kompozit CFRP me të njëjtën peshë fibre prej 70% zakonisht ka një dendësi prej 0.055 paund për inç kub.
2. Fortësi e lartë
Edhe pse polimerët e përforcuar me fibra karboni janë të lehtë, kompozitet CFRP kanë forcë dhe ngurtësi më të lartë për njësi peshe sesa kompozitet me fibra qelqi. Krahasuar me materialet metalike, ky avantazh është më i dukshëm.
Disavantazhet e CFRP-së
1. Kosto e lartë
Kostoja e prodhimit të plastikës së përforcuar me fibra karboni është e jashtëzakonshme. Çmimet e fibrave të karbonit mund të ndryshojnë ndjeshëm në varësi të kushteve aktuale të tregut (ofertës dhe kërkesës), llojit të fibrave të karbonit (hapësirë ajrore kundrejt gradës komerciale) dhe madhësisë së tufës së fibrave. Në bazë të raportit paund për paund, fibra e karbonit e virgjër mund të jetë 5 deri në 25 herë më e shtrenjtë se fibra e qelqit. Ky ndryshim është edhe më i madh kur krahasohet çeliku me CFRP.
2. Përçueshmëria
Ky është avantazhi dhe disavantazhi i materialeve kompozite me fibra karboni. Varet nga aplikimi. Fibrat e karbonit janë jashtëzakonisht përçuese dhe fibrat e qelqit janë izoluese. Shumë produkte përdorin fibra qelqi në vend të fibrave të karbonit ose metalit sepse kërkojnë izolim të rreptë. Në prodhimin e shërbimeve, shumë produkte kërkojnë përdorimin e fibrave të qelqit.
Përdorimet e plastikës së përforcuar me fibra karboni
Zbatimet e polimerit të përforcuar me fibra karboni janë të gjera, nga pjesët mekanike te materialet ushtarake.
(1)si paketim vulosës
Materiali PTFE i përforcuar me fibra karboni mund të shndërrohet në unaza ose paketime vulosëse rezistente ndaj korrozionit, konsumimit dhe temperaturave të larta. Kur përdoret për vulosje statike, jeta e shërbimit është më e gjatë, më shumë se 10 herë më e gjatë se ajo e paketimit të përgjithshëm të asbestit të zhytur në vaj. Mund të ruajë performancën e vulosjes nën ndryshime të ngarkesës dhe ftohje dhe ngrohje të shpejtë. Dhe meqenëse materiali nuk përmban substanca korrozive, nuk do të ndodhë korrozion me gropëza në metal.
(2)si pjesë bluarëse
Duke shfrytëzuar vetitë e tij vetë-lubrifikuese, mund të përdoret si kushineta, ingranazhe dhe unaza pistoni për qëllime të veçanta. Të tilla si kushineta të lubrifikuara pa vaj për instrumentet e aviacionit dhe magnetofonët, ingranazhe të lubrifikuara pa vaj për lokomotivat me naftë të transmisionit elektrik (për të shmangur aksidentet e shkaktuara nga rrjedhjet e vajit), unaza pistoni të lubrifikuara pa vaj në kompresorë, etj. Përveç kësaj, mund të përdoret gjithashtu si kushineta rrëshqitëse ose guarnicione në industrinë ushqimore dhe farmaceutike duke përfituar nga karakteristikat e tij jo-toksike.
(3) Si materiale strukturore për hapësirën ajrore, aviacionin dhe raketat. U përdor për herë të parë në prodhimin e avionëve për të zvogëluar peshën e avionit dhe për të përmirësuar efikasitetin e fluturimit. Përdoret gjithashtu në industri kimike, nafte, energji elektrike, makineri dhe industri të tjera si një vulë dinamike rrotulluese ose reciproke ose materiale të ndryshme statike për vulosje.
Zhengxi është një profesionistefabrikë për shtypje hidraulike në Kinë, duke ofruar cilësi të lartëpresë hidraulike e përbërëpër formimin e produkteve CFRP.
Koha e postimit: 25 maj 2023
