Kalayan kamekaran bahan komposit anu terus-terusan, salian ti plastik anu diperkuat serat gelas, plastik anu diperkuat serat karbon, plastik anu diperkuat serat boron, jsb. parantos muncul. Komposit polimér anu diperkuat serat karbon (CFRP) nyaéta bahan anu hampang sareng kuat anu dianggo pikeun ngadamel seueur produk anu urang anggo dina kahirupan sapopoe. Éta mangrupikeun istilah anu dianggo pikeun ngajelaskeun bahan komposit anu diperkuat serat anu nganggo serat karbon salaku komponén struktural utama.
Daftar Eusi:
1. Struktur Polimer anu Diperkuat Serat Karbon
2. Métode Molding Plastik anu Diperkuat Serat Karbon
3. Sipat Polimer anu Diperkuat Serat Karbon
4. Kaunggulan CFRP
5. Kakurangan CFRP
6. Kagunaan Plastik anu Diperkuat Serat Karbon
Struktur Polimer anu Diperkuat Serat Karbon
Plastik anu dikuatkeun ku serat karbon nyaéta bahan anu dibentuk ku cara nyusun bahan serat karbon dina arah anu tangtu sareng nganggo bahan polimér anu dihijikeun. Diaméter serat karbon ipis pisan, sakitar 7 mikron, tapi kakuatanna luhur pisan.
Unit konstituén anu paling dasar tina bahan komposit anu dikuatkeun ku serat karbon nyaéta filamén serat karbon. Bahan baku dasar filamén karbon nyaéta poliakrilonitril prapolimer (PAN), rayon, atanapi petroleum pitch. Filamén karbon teras didamel janten lawon serat karbon ku metode kimia sareng mékanis pikeun bagian serat karbon.
Polimer pangiket biasana mangrupa résin termoset sapertos époksi. Termoset atanapi polimér termoplastik anu sanés kadang dianggo, sapertos polivinil asetat atanapi nilon. Salian ti serat karbon, komposit ogé tiasa ngandung aramid Q, polietilen beurat molekul ultra-luhur, aluminium, atanapi serat gelas. Sipat produk serat karbon ahir ogé tiasa kapangaruhan ku jinis aditif anu diwanohkeun kana matriks pangiket.
Métode Molding Plastik anu Diperkuat Serat Karbon
Produk serat karbon utamina béda-béda kusabab prosésna anu béda. Aya seueur metode pikeun ngabentuk bahan polimér anu diperkuat serat karbon.
1. Métode Lay-up Leungeun
Dibagi kana metode garing (bengkel anu tos disiapkeun) sareng metode baseuh (lawon serat sareng résin anu dilem pikeun dianggo). Lay-up leungeun ogé dianggo pikeun nyiapkeun prepregs pikeun dianggo dina prosés pencetakan sekundér sapertos pencetakan komprési. Metode ieu nyaéta dimana lambaran lawon serat karbon dilaminasi dina cetakan pikeun ngabentuk produk ahir. Sipat kakuatan sareng kaku tina bahan anu dihasilkeun dioptimalkeun ku milih alignment sareng anyaman serat lawon. Cetakan teras dieusi ku époksi sareng dikeringkeun ku panas atanapi hawa. Metode manufaktur ieu sering dianggo pikeun bagian anu henteu stres, sapertos panutup mesin.
2. Métode Ngabentuk Vakum
Pikeun prepreg laminasi, perlu nerapkeun tekanan ngaliwatan prosés anu tangtu pikeun ngajantenkeun caket kana citakan sareng pikeun ngagaringkeun sareng ngabentukna dina suhu sareng tekanan anu tangtu. Métode kantong vakum nganggo pompa vakum pikeun ngosongkeun jero kantong pembentuk supados tekanan négatip antara kantong sareng citakan ngabentuk tekanan supados bahan komposit caket kana citakan.
Dumasar kana metode kantong vakum, metode ngabentuk kantong vakum-autoklaf diturunkeun engké. Autoklaf nyayogikeun tekanan anu langkung luhur sareng ngarawat bagian kalayan panas (tinimbang ngarawat alami) tibatan metode kantong vakum hungkul. Bagian sapertos kitu gaduh struktur anu langkung kompak, kualitas permukaan anu langkung saé, tiasa sacara efektif ngaleungitkeun gelembung hawa (gelembung bakal mangaruhan pisan kana kakuatan bagian), sareng kualitas sacara umum langkung luhur. Nyatana, prosés ngarawat kantong vakum sami sareng nempelkeun pilem telepon sélulér. Ngaleungitkeun gelembung hawa mangrupikeun tugas utama.
3. Métode Molding Kompresi
Cetakan komprésinyaéta metode pencetakan anu kondusif pikeun produksi massal sareng produksi massal. Cetakan biasana didamel tina bagian luhur sareng handap, anu urang sebut cetakan jalu sareng cetakan bikang. Prosés pencetakan nyaéta nempatkeun alas anu didamel tina prepregs kana cetakan counter logam, sareng dina tindakan suhu sareng tekanan anu tangtu, alas dipanaskeun sareng diplastisisasi dina rongga cetakan, ngalir dina tekanan, sareng ngeusian rongga cetakan, teras sareng dicetak sareng diubaran pikeun kéngingkeun produk. Nanging, metode ieu ngagaduhan biaya awal anu langkung luhur tibatan anu sateuacanna, sabab cetakan meryogikeun mesin CNC anu presisi pisan.
4. Cetakan Gulungan
Pikeun bagian anu bentukna rumit atanapi dina bentuk awak révolusi, panggulung filamén tiasa dianggo pikeun ngadamel bagian ku cara ngagulung filamén dina mandrel atanapi inti. Saatos gulungan parantos garing sareng cabut mandrelna. Salaku conto, panangan sambungan tubular anu dianggo dina sistem suspénsi tiasa didamel nganggo metode ieu.
5. Cetakan Transfer Résin
Cetakan transfer résin (RTM) mangrupikeun metode cetakan anu kawilang populér. Léngkah-léngkah dasarna nyaéta:
1. Lebetkeun lawon serat karbon goréng anu tos disiapkeun kana citakan teras tutup citakanna.
2. Suntikkeun résin thermosetting cair kana éta, impregnasi bahan panguat, teras garingkeun.
Sipat Polimer anu Diperkuat Serat Karbon
(1) Kakuatan anu luhur sareng élastisitas anu saé.
Kakuatan spésifik (nyaéta, babandingan kakuatan tarik jeung kapadetan) serat karbon nyaéta 6 kali lipat tibatan baja jeung 17 kali lipat tibatan aluminium. Modulus spésifik (nyaéta, babandingan modulus Young jeung kapadetan, anu mangrupa tanda élastisitas hiji barang) leuwih ti 3 kali lipat tibatan baja atawa aluminium.
Kalayan kakuatan spésifik anu luhur, éta tiasa nahan beban kerja anu ageung. Tekanan kerja maksimumna tiasa ngahontal 350 kg/cm2. Salian ti éta, éta langkung tiasa dikomprés sareng ulet tibatan F-4 murni sareng kepangna.
(2) Résistansi kacapean sareng résistansi ngagem anu saé.
Résistansi kacapeanna jauh leuwih luhur tibatan résin époksi sareng langkung luhur tibatan bahan logam. Serat grafit ngalumasi sorangan sareng gaduh koefisien gesekan anu alit. Jumlah keausan 5-10 kali langkung alit tibatan produk asbés umum atanapi kepang F-4.
(3) Konduktivitas termal sareng tahan panas anu saé.
Plastik anu dikuatkeun ku serat karbon gaduh konduktivitas termal anu saé, sareng panas anu dihasilkeun ku gesekan gampang leungit. Bagian jerona henteu gampang panas teuing sareng nyimpen panas sareng tiasa dianggo salaku bahan segel dinamis. Di udara, éta tiasa dianggo sacara stabil dina kisaran suhu -120 ~ 350 °C. Kalayan ngirangan kandungan logam alkali dina serat karbon, suhu layanan tiasa langkung ningkat. Dina gas inert, suhu anu tiasa diadaptasi tiasa ngahontal sakitar 2000 °C, sareng éta tiasa tahan parobahan anu seukeut dina tiis sareng panas.
(4) Résistansi geteran anu saé.
Ieu bahan teu gampang ngageter atawa ngageter, sarta ogé mangrupa bahan anu alus teuing pikeun ngurangan geter jeung ngurangan noise.
Kauntungan CFRP
1. Beurat hampang
Plastik anu dikuatkeun ku serat gelas tradisional nganggo serat gelas kontinyu sareng 70% serat gelas (beurat gelas/beurat total) sareng biasana gaduh kapadetan 0,065 pon per inci kubik. Komposit CFRP kalayan beurat serat 70% anu sami biasana gaduh kapadetan 0,055 pon per inci kubik.
2. Kakuatan Luhur
Sanaos polimér anu diperkuat serat karbon hampang, komposit CFRP gaduh kakuatan anu langkung luhur sareng kaku anu langkung luhur per unit beurat tibatan komposit serat gelas. Dibandingkeun sareng bahan logam, kaunggulan ieu langkung atra.
Kakurangan CFRP
1. Biaya Luhur
Biaya produksi plastik anu dikuatkeun ku serat karbon téh mahal pisan. Harga serat karbon bisa rupa-rupa pisan gumantung kana kaayaan pasar ayeuna (suplai jeung paménta), jenis serat karbon (aerospace vs. kelas komérsial), jeung ukuran bungkus serat. Dina dasar pound-for-pon, serat karbon murni bisa 5 nepi ka 25 kali leuwih mahal tibatan serat kaca. Bédana ieu leuwih gedé lamun ngabandingkeun baja jeung CFRP.
2. Konduktivitas
Ieu kaunggulan sareng kakurangan bahan komposit serat karbon. Éta gumantung kana aplikasi. Serat karbon konduktif pisan sareng serat kaca insulasi. Seueur produk nganggo fiberglass tinimbang serat karbon atanapi logam sabab meryogikeun insulasi anu ketat. Dina produksi utilitas, seueur produk meryogikeun panggunaan serat kaca.
Kagunaan Plastik anu Diperkuat Serat Karbon
Aplikasi polimér anu diperkuat serat karbon lega pisan dina kahirupan, ti mimiti bagian mékanis dugi ka bahan militer.
(1)salaku bungkus segel
Bahan PTFE anu dikuatkeun ku serat karbon tiasa didamel janten cincin atanapi pengepakan segel anu tahan korosi, tahan aus, sareng tahan suhu luhur. Nalika dianggo pikeun pengepakan statis, umur jasa langkung lami, langkung ti 10 kali langkung lami tibatan pengepakan asbés anu dicelupkeun kana minyak sacara umum. Éta tiasa ngajaga kinerja pengepakan dina parobahan beban sareng pendinginan gancang sareng pemanasan gancang. Sareng kumargi bahanna henteu ngandung zat korosif, moal aya korosi liang anu bakal kajadian dina logam.
(2)salaku bagian grinding
Ngagunakeun sipat pelumasan mandiri, éta tiasa dianggo salaku bantalan, gir, sareng ring piston pikeun tujuan khusus. Sapertos bantalan pelumasan bébas oli pikeun instrumen penerbangan sareng perekam pita, gir pelumasan bébas oli pikeun lokomotif solar transmisi listrik (pikeun nyingkahan kacilakaan anu disababkeun ku bocor oli), ring piston pelumasan bébas oli dina kompresor, jsb. Salian ti éta, éta ogé tiasa dianggo salaku bantalan geser atanapi segel dina industri pangan sareng farmasi ku cara ngamangpaatkeun karakteristikna anu henteu toksik.
(3) Salaku bahan struktural pikeun dirgantara, penerbangan, sareng misil. Mimitina dianggo dina manufaktur pesawat pikeun ngirangan beurat pesawat sareng ningkatkeun efisiensi penerbangan. Éta ogé dianggo dina industri kimia, minyak bumi, listrik, mesin, sareng industri sanésna salaku segel dinamis rotary atanapi reciprocating atanapi rupa-rupa bahan segel statis.
Zhengxi nyaéta saurang profésionalpabrik press hidrolik di Cina, nyayogikeun kualitas anu luhurmesin pres hidrolik kompositpikeun ngabentuk produk CFRP.
Waktos posting: 25 Méi-2023
