Pamoja na maendeleo endelevu ya vifaa vya mchanganyiko, pamoja na plastiki zilizoimarishwa na nyuzi za kioo, plastiki zilizoimarishwa na nyuzi za kaboni, plastiki zilizoimarishwa na nyuzi za boroni, n.k. zimeonekana. Mchanganyiko wa polima ulioimarishwa na nyuzi za kaboni (CFRP) ni nyenzo nyepesi na imara zinazotumika kutengeneza bidhaa nyingi tunazotumia katika maisha yetu ya kila siku. Ni neno linalotumika kuelezea nyenzo za mchanganyiko zilizoimarishwa na nyuzi ambazo hutumia nyuzi za kaboni kama sehemu kuu ya kimuundo.
Jedwali la Yaliyomo:
1. Muundo wa Polima Iliyoimarishwa ya Nyuzinyuzi za Kaboni
2. Mbinu ya Ukingo wa Plastiki Iliyoimarishwa ya Nyuzinyuzi za Kaboni
3. Sifa za Polima Iliyoimarishwa ya Nyuzinyuzi za Kaboni
4. Faida za CFRP
5. Hasara za CFRP
6. Matumizi ya Plastiki Iliyoimarishwa ya Nyuzinyuzi za Kaboni
Muundo wa Polima Iliyoimarishwa ya Nyuzinyuzi za Kaboni
Plastiki iliyoimarishwa kwa nyuzi za kaboni ni nyenzo inayoundwa kwa kupanga vifaa vya nyuzi za kaboni katika mwelekeo fulani na kutumia vifaa vya polima vilivyounganishwa. Kipenyo cha nyuzi za kaboni ni nyembamba sana, kama mikroni 7, lakini nguvu yake ni kubwa sana.
Kipengele cha msingi zaidi cha nyenzo mchanganyiko iliyoimarishwa na nyuzi za kaboni ni nyuzi za kaboni. Malighafi ya msingi ya nyuzi za kaboni ni poliakrilonitrile ya awali (PAN), rayoni, au lami ya petroli. Kisha nyuzi za kaboni hutengenezwa kuwa vitambaa vya nyuzi za kaboni kwa njia za kemikali na mitambo kwa sehemu za nyuzi za kaboni.
Polima inayofunga kwa kawaida huwa ni resini ya thermosetting kama vile epoxy. Wakati mwingine thermoseti zingine au polima za thermoplastic hutumiwa, kama vile polivinili asetati au nailoni. Mbali na nyuzi za kaboni, mchanganyiko unaweza pia kuwa na aramid Q, polyethilini yenye uzito wa molekuli nyingi, alumini, au nyuzi za kioo. Sifa za bidhaa ya mwisho ya nyuzi za kaboni zinaweza pia kuathiriwa na aina ya viongezeo vilivyoingizwa kwenye matrix ya kuunganisha.
Mbinu ya Ukingo wa Plastiki Iliyoimarishwa ya Nyuzinyuzi za Kaboni
Bidhaa za nyuzi za kaboni hutofautiana sana kutokana na michakato tofauti. Kuna njia nyingi za kutengeneza nyenzo za polima zilizoimarishwa za nyuzi za kaboni.
1. Mbinu ya Kuweka Mikono
Imegawanywa katika njia kavu (duka lililoandaliwa tayari) na njia ya mvua (kitambaa cha nyuzinyuzi na resini iliyounganishwa kwa gundi ili kutumika). Kuweka kwa mkono pia hutumika kuandaa vifaa vya awali kwa matumizi katika michakato ya pili ya ukingo kama vile ukingo wa kubana. Njia hii ni pale ambapo karatasi za kitambaa cha nyuzinyuzi za kaboni huwekwa kwenye ukungu ili kuunda bidhaa ya mwisho. Sifa za nguvu na ugumu wa nyenzo zinazotokana huboreshwa kwa kuchagua mpangilio na ufumaji wa nyuzi za kitambaa. Kisha ukungu hujazwa na epoxy na kuponywa kwa joto au hewa. Njia hii ya utengenezaji mara nyingi hutumiwa kwa sehemu zisizo na mkazo, kama vile vifuniko vya injini.
2. Mbinu ya Kutengeneza Ombwe
Kwa ajili ya maandalizi ya laminate, ni muhimu kutumia shinikizo kupitia mchakato fulani ili kuifanya iwe karibu na ukungu na kuiponya na kuiunda chini ya halijoto na shinikizo fulani. Mbinu ya mfuko wa utupu hutumia pampu ya utupu ili kuondoa ndani ya mfuko wa uundaji ili shinikizo hasi kati ya mfuko na ukungu liunde shinikizo ili nyenzo mchanganyiko iwe karibu na ukungu.
Kwa msingi wa mbinu ya mfuko wa utupu, mbinu ya kutengeneza mfuko wa utupu-autoclave ilipatikana baadaye. Autoclaves hutoa shinikizo kubwa na huponya joto sehemu (badala ya uimara wa asili) kuliko mbinu za mfuko wa utupu pekee. Sehemu kama hiyo ina muundo mdogo zaidi, ubora bora wa uso, inaweza kuondoa viputo vya hewa kwa ufanisi (viputo vitaathiri sana nguvu ya sehemu), na ubora wa jumla ni wa juu zaidi. Kwa kweli, mchakato wa kufunga viputo vya utupu ni sawa na ule wa kushika filamu ya simu ya mkononi. Kuondoa viputo vya hewa ni kazi kubwa.
3. Mbinu ya Ukingo wa Kubana
Ukingo wa kubanani njia ya ukingo ambayo inafaa kwa uzalishaji wa wingi na uzalishaji wa wingi. Uyoga kwa kawaida hutengenezwa kwa sehemu za juu na za chini, ambazo tunaziita ukungu wa kiume na ukungu wa kike. Mchakato wa ukingo ni kuweka mkeka uliotengenezwa kwa prepregs kwenye ukungu wa kaunta ya chuma, na chini ya hatua ya halijoto na shinikizo fulani, mkeka hupashwa joto na kutengenezwa kwa plastiki kwenye umbo la ukungu, hutiririka chini ya shinikizo, na hujaza umbo la ukungu, na kisha hutengenezwa na kupozwa ili kupata bidhaa. Hata hivyo, njia hii ina gharama kubwa ya awali kuliko zile zilizopita, kwani ukungu unahitaji usindikaji wa CNC wa usahihi wa hali ya juu sana.
4. Ukingo wa Vilima
Kwa sehemu zenye maumbo tata au zenye umbo la mwili wa mzunguko, kifaa cha kuzungushia nyuzi kinaweza kutumika kutengeneza sehemu hiyo kwa kuzungusha nyuzi kwenye mandreli au kiini. Baada ya kuzungusha ni tiba kamili na kuondoa mandreli. Kwa mfano, mikono ya viungo vya mrija inayotumika katika mifumo ya kusimamishwa inaweza kutengenezwa kwa kutumia njia hii.
5. Ukingo wa Uhamisho wa Resini
Ukingo wa uhamishaji wa resini (RTM) ni njia maarufu ya ukingo. Hatua zake za msingi ni:
1. Weka kitambaa cha nyuzinyuzi mbovu za kaboni kilichoandaliwa kwenye umbo na ufunge umbo.
2. Ingiza resini ya kioevu ya thermosetting ndani yake, ipake nyenzo ya kuimarisha, na uiponye.
Sifa za Polima Iliyoimarishwa ya Nyuzinyuzi za Kaboni
(1) Nguvu ya juu na unyumbufu mzuri.
Nguvu maalum (yaani, uwiano wa nguvu ya mvutano kwa msongamano) ya nyuzi za kaboni ni mara 6 ya chuma na mara 17 ya alumini. Moduli maalum (yaani, uwiano wa moduli ya Young kwa msongamano, ambayo ni ishara ya unyumbufu wa kitu) ni zaidi ya mara 3 ya chuma au alumini.
Kwa nguvu maalum ya juu, inaweza kuhimili mzigo mkubwa wa kufanya kazi. Shinikizo lake la juu zaidi la kufanya kazi linaweza kufikia kilo 350/cm2. Zaidi ya hayo, inaweza kubanwa na kustahimili zaidi kuliko F-4 safi na msokoto wake.
(2) Upinzani mzuri wa uchovu na upinzani wa uchakavu.
Upinzani wake wa uchovu ni mkubwa zaidi kuliko ule wa resini ya epoksi na ni mkubwa zaidi kuliko ule wa vifaa vya chuma. Nyuzi za grafiti hujilainishia zenyewe na zina mgawo mdogo wa msuguano. Kiasi cha uchakavu ni kidogo mara 5-10 kuliko kile cha bidhaa za asbestosi za jumla au kusuka kwa F-4.
(3) Upitishaji mzuri wa joto na upinzani wa joto.
Plastiki zilizoimarishwa kwa nyuzi za kaboni zina upitishaji mzuri wa joto, na joto linalotokana na msuguano hutoweka kwa urahisi. Sehemu ya ndani si rahisi kupasha joto kupita kiasi na kuhifadhi joto na inaweza kutumika kama nyenzo ya kuziba inayobadilika. Hewani, inaweza kufanya kazi kwa utulivu katika kiwango cha joto cha -120~350°C. Kwa kupungua kwa kiwango cha metali ya alkali katika nyuzi za kaboni, halijoto ya huduma inaweza kuongezeka zaidi. Katika gesi isiyo na maji, halijoto yake inayoweza kubadilika inaweza kufikia takriban 2000°C, na inaweza kuhimili mabadiliko makali katika baridi na joto.
(4) Upinzani mzuri wa mtetemo.
Si rahisi kuitingisha au kupepea, na pia ni nyenzo bora ya kupunguza mtetemo na kupunguza kelele.
Faida za CFRP
1. Uzito Mwepesi
Plastiki za kawaida zilizoimarishwa kwa nyuzi za kioo hutumia nyuzi za kioo zinazoendelea na nyuzi za kioo 70% (uzito wa kioo/uzito jumla) na kwa kawaida huwa na msongamano wa pauni 0.065 kwa kila inchi ya ujazo. Mchanganyiko wa CFRP wenye uzito sawa wa nyuzi 70% kwa kawaida huwa na msongamano wa pauni 0.055 kwa kila inchi ya ujazo.
2. Nguvu ya Juu
Ingawa polima zilizoimarishwa na nyuzi za kaboni ni nyepesi, mchanganyiko wa CFRP una nguvu zaidi na ugumu wa juu kwa kila uzito wa kitengo kuliko mchanganyiko wa nyuzi za glasi. Ikilinganishwa na vifaa vya chuma, faida hii ni dhahiri zaidi.
Hasara za CFRP
1. Gharama Kubwa
Gharama ya uzalishaji wa plastiki iliyoimarishwa kwa nyuzi za kaboni ni kubwa mno. Bei za nyuzi za kaboni zinaweza kutofautiana sana kulingana na hali ya soko la sasa (ugavi na mahitaji), aina ya nyuzi za kaboni (anga la anga dhidi ya daraja la kibiashara), na ukubwa wa kifungu cha nyuzi. Kwa msingi wa pauni kwa pauni, nyuzi za kaboni safi zinaweza kuwa ghali mara 5 hadi 25 kuliko nyuzi za kioo. Tofauti hii ni kubwa zaidi ikilinganishwa na chuma na CFRP.
2. Upitishaji wa umeme
Hii ndiyo faida na hasara ya vifaa vya mchanganyiko wa nyuzi za kaboni. Inategemea matumizi. Nyuzi za kaboni ni za kupitishia hewa sana na nyuzi za kioo huhami joto. Bidhaa nyingi hutumia fiberglass badala ya nyuzi za kaboni au chuma kwa sababu zinahitaji insulation kali. Katika uzalishaji wa huduma, bidhaa nyingi zinahitaji matumizi ya nyuzi za kioo.
Matumizi ya Plastiki Iliyoimarishwa ya Nyuzi Kaboni
Matumizi ya polima iliyoimarishwa ya nyuzi za kaboni ni mapana katika maisha, kuanzia sehemu za mitambo hadi vifaa vya kijeshi.
(1)kama kufungasha
Nyenzo ya PTFE iliyoimarishwa na nyuzi za kaboni inaweza kutengenezwa kuwa pete au vifungashio vinavyostahimili kutu, kuchakaa, na joto la juu. Inapotumika kwa ajili ya kuziba tuli, maisha ya huduma ni marefu zaidi, zaidi ya mara 10 zaidi ya ile ya vifungashio vya asbestosi vilivyozamishwa kwa mafuta. Inaweza kudumisha utendaji wa kuziba chini ya mabadiliko ya mzigo na kupoeza haraka na kupasha joto haraka. Na kwa kuwa nyenzo hiyo haina vitu vinavyoweza kusababisha babuzi, hakuna kutu itakayotokea kwenye chuma.
(2)kama sehemu za kusaga
Kwa kutumia sifa zake za kujilainishia, inaweza kutumika kama fani, gia, na pete za pistoni kwa madhumuni maalum. Kama vile fani zisizo na mafuta zilizolainishwa kwa vyombo vya anga na vinasa sauti, gia zisizo na mafuta zilizolainishwa kwa injini za dizeli za usafirishaji wa umeme (ili kuepuka ajali zinazosababishwa na uvujaji wa mafuta), pete za pistoni zilizolainishwa bila mafuta kwenye compressors, n.k. Kwa kuongezea, inaweza pia kutumika kama fani zinazoteleza au mihuri katika tasnia ya chakula na dawa kwa kutumia sifa zake zisizo na sumu.
(3) Kama nyenzo za kimuundo kwa ajili ya anga za juu, usafiri wa anga, na makombora. Ilitumika kwanza katika utengenezaji wa ndege ili kupunguza uzito wa ndege na kuboresha ufanisi wa kuruka. Pia hutumika katika kemikali, mafuta, umeme, mashine, na viwanda vingine kama muhuri unaozunguka au unaobadilika kulingana na mahitaji au vifaa mbalimbali vya muhuri tuli.
Zhengxi ni mtaalamukiwanda cha vyombo vya habari vya majimaji nchini China, kutoa ubora wa hali ya juumashine ya majimaji yenye mchanganyikokwa ajili ya kutengeneza bidhaa za CFRP.
Muda wa chapisho: Mei-25-2023
