CFRP: கார்பன் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட பிளாஸ்டிக்/பாலிமர் பற்றிய முழுமையான வழிகாட்டி

கூட்டுப் பொருட்களின் தொடர்ச்சியான வளர்ச்சியுடன், கண்ணாடியிழை வலுவூட்டப்பட்ட பிளாஸ்டிக்குகள் மட்டுமின்றி, கார்பன் இழை வலுவூட்டப்பட்ட பிளாஸ்டிக்குகள், போரான் இழை வலுவூட்டப்பட்ட பிளாஸ்டிக்குகள் போன்றவையும் தோன்றியுள்ளன. கார்பன் இழை வலுவூட்டப்பட்ட பாலிமர் கூட்டுப் பொருட்கள் (CFRP) என்பவை, நமது அன்றாட வாழ்வில் நாம் பயன்படுத்தும் பல பொருட்களைத் தயாரிக்கப் பயன்படும், எடை குறைந்த மற்றும் வலிமையான பொருட்களாகும். இது, கார்பன் இழைகளை முக்கிய கட்டமைப்பு அங்கமாகப் பயன்படுத்தும் இழை வலுவூட்டப்பட்ட கூட்டுப் பொருட்களை விவரிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு சொல்லாகும்.

பொருளடக்கம்:

1. கார்பன் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட பாலிமர் கட்டமைப்பு
2. கார்பன் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட பிளாஸ்டிக்கை வார்ப்பதற்கான முறை
3. கார்பன் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட பாலிமரின் பண்புகள்
4. CFRP-இன் நன்மைகள்
5. CFRP-இன் தீமைகள்
6. கார்பன் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட பிளாஸ்டிக்கின் பயன்பாடுகள்

கார்பன் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட பாலிமர் கட்டமைப்பு

கார்பன் இழை வலுவூட்டப்பட்ட பிளாஸ்டிக் என்பது, கார்பன் இழைப் பொருட்களை ஒரு குறிப்பிட்ட திசையில் அடுக்கி, பிணைக்கப்பட்ட பாலிமர் பொருட்களைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்படும் ஒரு பொருளாகும். கார்பன் இழையின் விட்டம் சுமார் 7 மைக்ரான் அளவு மிகவும் மெல்லியதாக இருந்தாலும், அதன் வலிமை மிக அதிகமாகும்.

கார்பன் இழை வலுவூட்டப்பட்ட கூட்டுப் பொருளின் மிக அடிப்படையான கூறு அலகு கார்பன் இழை இழை ஆகும். கார்பன் இழையின் அடிப்படை மூலப்பொருள் ப்ரீபாலிமர் பாலிஅக்ரிலோநைட்ரைல் (PAN), ரேயான் அல்லது பெட்ரோலியம் பிட்ச் ஆகும். பின்னர், இந்த கார்பன் இழைகள், கார்பன் இழைப் பாகங்களுக்காக வேதியியல் மற்றும் இயந்திரவியல் முறைகள் மூலம் கார்பன் இழைத் துணிகளாக உருவாக்கப்படுகின்றன.

பிணைப்பு பாலிமர் பொதுவாக எப்பாக்சி போன்ற ஒரு வெப்பத்தால் இறுகும் பிசின் ஆகும். பாலிவினைல் அசிடேட் அல்லது நைலான் போன்ற பிற வெப்பத்தால் இறுகும் அல்லது வெப்பத்தால் இறுகும் பாலிமர்களும் சில சமயங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. கார்பன் இழைகள் தவிர, கலவைகளில் அரமிட் Q, மிக அதிக மூலக்கூறு எடை கொண்ட பாலிஎதிலீன், அலுமினியம் அல்லது கண்ணாடி இழைகளும் இருக்கலாம். பிணைப்புக் கலவையில் சேர்க்கப்படும் சேர்க்கைப் பொருட்களின் வகையைப் பொறுத்தும் இறுதி கார்பன் இழைப் பொருளின் பண்புகள் பாதிக்கப்படலாம்.

கார்பன் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட பிளாஸ்டிக்கின் வார்ப்பு முறை

கார்பன் இழைப் பொருட்கள் முக்கியமாக வெவ்வேறு செயல்முறைகளின் காரணமாக வேறுபடுகின்றன. கார்பன் இழை வலுவூட்டப்பட்ட பாலிமர் பொருட்களை உருவாக்குவதற்கு பல முறைகள் உள்ளன.

1. கை லே-அப் முறை

உலர் முறை (முன்கூட்டியே தயாரிக்கப்பட்ட பட்டறை) மற்றும் ஈர முறை (நார் துணி மற்றும் பிசினை பசை கொண்டு ஒட்டுதல்) எனப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது. அமுக்க வார்ப்பு போன்ற இரண்டாம் நிலை வார்ப்பு செயல்முறைகளில் பயன்படுத்துவதற்காக, ப்ரீப்ரெக்குகளைத் தயாரிக்க கைமுறை அடுக்கமைப்பும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த முறையில், கார்பன் ஃபைபர் துணித் தாள்கள் ஒரு அச்சின் மீது அடுக்கப்பட்டு இறுதிப் பொருள் உருவாக்கப்படுகிறது. இதன் விளைவாக உருவாகும் பொருளின் வலிமை மற்றும் விறைப்புத்தன்மை பண்புகள், துணி இழைகளின் சீரமைப்பு மற்றும் நெசவைத் தேர்ந்தெடுப்பதன் மூலம் உகந்ததாக்கப்படுகின்றன. பின்னர், அச்சில் எப்பாக்ஸி நிரப்பப்பட்டு, வெப்பம் அல்லது காற்று மூலம் பதப்படுத்தப்படுகிறது. இந்த உற்பத்தி முறை, என்ஜின் உறைகள் போன்ற அழுத்தமற்ற பாகங்களுக்கு அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படுகிறது.

2. வெற்றிட உருவாக்கும் முறை

லேமினேட் செய்யப்பட்ட ப்ரீப்ரெக்கைப் பொறுத்தவரை, அதை அச்சிற்கு நெருக்கமாகக் கொண்டுவரவும், ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தின் கீழ் பதப்படுத்தி வடிவமைக்கவும் ஒரு குறிப்பிட்ட செயல்முறையின் மூலம் அழுத்தம் கொடுக்க வேண்டியது அவசியம். வெற்றிடப் பை முறையில், வடிவமைக்கும் பையின் உட்புறத்தை வெற்றிடமாக்க ஒரு வெற்றிட பம்ப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதனால், பைக்கும் அச்சுக்கும் இடையில் உள்ள எதிர்மறை அழுத்தம், கலவைப் பொருளை அச்சிற்கு நெருக்கமாக இருக்குமாறு ஒரு அழுத்தத்தை உருவாக்குகிறது.

வெற்றிடப் பை முறையின் அடிப்படையில், வெற்றிடப் பை-ஆட்டோகிளேவ் உருவாக்கும் முறை பின்னர் உருவாக்கப்பட்டது. வெற்றிடப் பை முறைகளை விட, ஆட்டோகிளேவ்கள் அதிக அழுத்தங்களை வழங்கி, பாகத்தை (இயற்கையான பதப்படுத்துதலுக்குப் பதிலாக) வெப்பத்தால் பதப்படுத்துகின்றன. அத்தகைய பாகம் மிகவும் கச்சிதமான அமைப்பையும், சிறந்த மேற்பரப்புத் தரத்தையும் கொண்டுள்ளது; காற்றுக் குமிழ்களைத் திறம்பட அகற்ற முடியும் (குமிழ்கள் பாகத்தின் வலிமையைப் பெரிதும் பாதிக்கும்), மேலும் அதன் ஒட்டுமொத்தத் தரமும் அதிகமாக இருக்கும். உண்மையில், வெற்றிடப் பையிடும் செயல்முறையானது, கைபேசியில் ஃபிலிம் ஒட்டும் செயல்முறையைப் போன்றது. காற்றுக் குமிழ்களை அகற்றுவதே இதில் உள்ள ஒரு முக்கியப் பணியாகும்.

3. அமுக்க வார்ப்பு முறை

அழுத்த வார்ப்புஇது பெருமளவு உற்பத்திக்கு உகந்த ஒரு வார்ப்பு முறையாகும். அச்சுகள் பொதுவாக மேல் மற்றும் கீழ் பாகங்களால் ஆனவை, அவற்றை நாம் ஆண் அச்சு மற்றும் பெண் அச்சு என்று அழைக்கிறோம். வார்ப்புச் செயல்முறையானது, ப்ரீப்ரேக்குகளால் செய்யப்பட்ட பாயை உலோக எதிர் அச்சில் வைப்பதாகும். ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தின் கீழ், அந்தப் பாய் அச்சுக் குழியில் சூடாக்கப்பட்டு நெகிழ்வுத்தன்மை அடைகிறது, அழுத்தத்தின் கீழ் பாய்ந்து அச்சுக் குழியை நிரப்புகிறது, பின்னர் வார்ப்பதன் மூலமும் பதப்படுத்துவதன் மூலமும் பொருட்கள் பெறப்படுகின்றன. இருப்பினும், இந்த முறைக்கு முந்தைய முறைகளை விட ஆரம்பச் செலவு அதிகம், ஏனெனில் இந்த அச்சுக்கு மிக உயர்-துல்லியமான CNC இயந்திர வேலைப்பாடு தேவைப்படுகிறது.

4. சுருள் வார்ப்பு

சிக்கலான வடிவங்கள் அல்லது சுழற்சிப் பொருளின் வடிவத்தில் உள்ள பாகங்களுக்கு, ஒரு மேண்ட்ரல் அல்லது கோரில் ஃபிலமென்ட்டைச் சுற்றுவதன் மூலம் ஃபிலமென்ட் வைண்டரைப் பயன்படுத்தி அந்தப் பாகத்தை உருவாக்கலாம். சுற்றும் பணி முடிந்ததும், அதை உலர்த்தி மேண்ட்ரலை அகற்றிவிடவும். உதாரணமாக, சஸ்பென்ஷன் அமைப்புகளில் பயன்படுத்தப்படும் குழாய் வடிவ இணைப்புக் கரங்களை இந்த முறையைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கலாம்.

5. ரெசின் பரிமாற்ற வார்ப்பு

ரெசின் பரிமாற்ற வார்ப்பு (RTM) என்பது ஒப்பீட்டளவில் பிரபலமான ஒரு வார்ப்பு முறையாகும். அதன் அடிப்படைப் படிகள் பின்வருமாறு:
1. தயாரிக்கப்பட்ட கார்பன் ஃபைபர் துணியை அச்சில் வைத்து அச்சினை மூடவும்.
2. அதனுள் திரவ வெப்ப இறுகும் பிசினை உட்செலுத்தி, வலுவூட்டும் பொருளை ஊடுருவச் செய்து, இறுக வைக்கவும்.

கார்பன் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட பாலிமரின் பண்புகள்

(1) அதிக வலிமை மற்றும் நல்ல நெகிழ்ச்சி.

கார்பன் இழையின் தன்வலிமை (அதாவது, இழுவிசை வலிமைக்கும் அடர்த்திக்கும் உள்ள விகிதம்) எஃகை விட 6 மடங்கும், அலுமினியத்தை விட 17 மடங்கும் அதிகமாகும். அதன் தன்மடங்கு (அதாவது, யங் குணகத்திற்கும் அடர்த்திக்கும் உள்ள விகிதம்; இது ஒரு பொருளின் மீள்தன்மையின் அறிகுறியாகும்) எஃகு அல்லது அலுமினியத்தை விட 3 மடங்குக்கும் அதிகமாகும்.

அதிக தன்வலிமையுடன், இது ஒரு பெரிய வேலைப்பளுவைத் தாங்கக்கூடியது. இதன் அதிகபட்ச வேலை அழுத்தம் 350 கி.கி/செ.மீ² வரை எட்டக்கூடும். மேலும், இது தூய F-4 மற்றும் அதன் பின்னலைக் காட்டிலும் அதிக சுருங்கும் தன்மையும் மீள்தன்மையும் கொண்டது.

(2) நல்ல சோர்வு எதிர்ப்பு மற்றும் தேய்மான எதிர்ப்பு.

இதன் சோர்வுத் தடுப்புத்திறன், எப்பாக்சி ரெசின் மற்றும் உலோகப் பொருட்களை விட மிகவும் அதிகம். கிராஃபைட் இழைகள் சுய-மசகுத்தன்மை கொண்டவை மற்றும் குறைந்த உராய்வுக் குணகத்தைக் கொண்டுள்ளன. இதில் ஏற்படும் தேய்மானத்தின் அளவு, பொதுவான கல்நார் பொருட்கள் அல்லது F-4 பின்னல்களை விட 5-10 மடங்கு குறைவாகும்.

(3) நல்ல வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் வெப்ப எதிர்ப்பு.

கார்பன் இழை வலுவூட்டப்பட்ட பிளாஸ்டிக்குகள் நல்ல வெப்பக் கடத்துத்திறனைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் உராய்வினால் உருவாகும் வெப்பம் எளிதில் சிதறடிக்கப்படுகிறது. இதன் உட்புறம் எளிதில் அதிக வெப்பமடைவதில்லை மற்றும் வெப்பத்தைத் தேக்கி வைப்பதில்லை, மேலும் இதனை ஒரு டைனமிக் சீலிங் பொருளாகவும் பயன்படுத்தலாம். காற்றில், இது -120 முதல் 350°C வரையிலான வெப்பநிலை வரம்பில் நிலையாகச் செயல்படக்கூடியது. கார்பன் இழையில் உள்ள கார உலோகங்களின் அளவைக் குறைப்பதன் மூலம், இதன் சேவை வெப்பநிலையை மேலும் அதிகரிக்க முடியும். ஒரு மந்த வாயுவில், இதன் ஏற்பு வெப்பநிலை சுமார் 2000°C-ஐ எட்டக்கூடும், மேலும் இது குளிர் மற்றும் வெப்பத்தில் ஏற்படும் திடீர் மாற்றங்களைத் தாங்கக்கூடியது.

(4) நல்ல அதிர்வு எதிர்ப்பு.

இது எளிதில் அதிர்வுறுவதில்லை அல்லது படபடப்பதில்லை, மேலும் இது அதிர்வைக் குறைப்பதற்கும் இரைச்சலைக் குறைப்பதற்கும் ஒரு சிறந்த பொருளாகும்.

CFRP-இன் நன்மைகள்

1. குறைந்த எடை

பாரம்பரிய கண்ணாடியிழை வலுவூட்டப்பட்ட பிளாஸ்டிக்குகள், தொடர்ச்சியான கண்ணாடியிழைகளையும், 70% கண்ணாடியிழைகளையும் (கண்ணாடி எடை/மொத்த எடை) பயன்படுத்துகின்றன, மேலும் அவை பொதுவாக ஒரு கன அங்குலத்திற்கு 0.065 பவுண்டுகள் அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ளன. அதே 70% இழை எடையைக் கொண்ட ஒரு CFRP கலவை, பொதுவாக ஒரு கன அங்குலத்திற்கு 0.055 பவுண்டுகள் அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ளது.

2. அதிக வலிமை

கார்பன் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட பாலிமர்கள் எடை குறைந்தவையாக இருந்தாலும், கண்ணாடியிழை கலவைகளைக் காட்டிலும் CFRP கலவைகள் ஓரலகு எடைக்கு அதிக வலிமையையும் அதிக விறைப்புத்தன்மையையும் கொண்டுள்ளன. உலோகப் பொருட்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​இந்த நன்மை மிகவும் தெளிவாகத் தெரிகிறது.

CFRP இன் தீமைகள்

1. அதிக செலவு

கார்பன் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட பிளாஸ்டிக்கின் உற்பத்திச் செலவு கட்டுக்கடங்காதது. தற்போதைய சந்தை நிலவரங்கள் (வழங்கல் மற்றும் தேவை), கார்பன் ஃபைபரின் வகை (விண்வெளித் தரம் அல்லது வணிகத் தரம்), மற்றும் ஃபைபர் கட்டின் அளவு ஆகியவற்றைப் பொறுத்து கார்பன் ஃபைபரின் விலைகள் பெருமளவில் மாறுபடலாம். எடைக்கு எடை அடிப்படையில், தூய கார்பன் ஃபைபர், கண்ணாடி ஃபைபரை விட 5 முதல் 25 மடங்கு வரை அதிக விலை கொண்டதாக இருக்கலாம். எஃகுவை CFRP உடன் ஒப்பிடும்போது இந்த வேறுபாடு இன்னும் அதிகமாக உள்ளது.
2. கடத்துத்திறன்
கார்பன் ஃபைபர் கலவைப் பொருட்களின் நன்மை தீமைகள் இவைதான். இது பயன்பாட்டைப் பொறுத்தது. கார்பன் ஃபைபர்கள் அதிக மின்கடத்தும் தன்மை கொண்டவை, கண்ணாடி ஃபைபர்கள் மின்காப்புத் தன்மை கொண்டவை. கடுமையான மின்காப்புத் தேவைப்படுவதால், பல பொருட்கள் கார்பன் ஃபைபர் அல்லது உலோகத்திற்குப் பதிலாக ஃபைபர்கிளாஸைப் பயன்படுத்துகின்றன. பயன்பாட்டுப் பொருட்களின் உற்பத்தியில், பல பொருட்களுக்குக் கண்ணாடி ஃபைபர்களின் பயன்பாடு அவசியமாகிறது.

கார்பன் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட பிளாஸ்டிக்கின் பயன்கள்

கார்பன் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட பாலிமரின் பயன்பாடுகள், இயந்திர பாகங்கள் முதல் இராணுவப் பொருட்கள் வரை வாழ்க்கையில் பரந்து விரிந்துள்ளன.

(1)சீலிங் பேக்கிங்காக
கார்பன் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட PTFE பொருளைக் கொண்டு, அரிப்பு, தேய்மானம் மற்றும் உயர் வெப்பநிலையைத் தாங்கக்கூடிய சீலிங் வளையங்கள் அல்லது பேக்கிங்குகளை உருவாக்கலாம். நிலையான சீலிங்கிற்குப் பயன்படுத்தும்போது, ​​இதன் ஆயுட்காலம், சாதாரண எண்ணெயில் மூழ்கிய கல்நார் பேக்கிங்கை விட 10 மடங்குக்கும் அதிகமாகும். இது பளு மாற்றங்கள், விரைவான குளிர்ச்சி மற்றும் விரைவான வெப்பமாக்கல் ஆகியவற்றின் கீழும் சீலிங் செயல்திறனைத் தக்கவைத்துக் கொள்ளும். மேலும், இந்தப் பொருளில் அரிக்கும் தன்மையுள்ள பொருட்கள் இல்லாததால், உலோகத்தில் குழி அரிப்பு ஏற்படாது.

(2)அரைக்கும் பாகங்களாக
அதன் சுய-மசகுப் பண்புகளைப் பயன்படுத்தி, இதை சிறப்பு நோக்கங்களுக்காகத் தாங்கிகள், பற்சக்கரங்கள் மற்றும் பிஸ்டன் வளையங்களாகப் பயன்படுத்தலாம். உதாரணமாக, விமானக் கருவிகள் மற்றும் டேப் ரெக்கார்டர்களுக்கான எண்ணெய் இல்லாத மசகுத் தாங்கிகள், மின்சாரப் பரிமாற்ற டீசல் தொடர்வண்டிகளுக்கான எண்ணெய் இல்லாத மசகுப் பற்சக்கரங்கள் (எண்ணெய் கசிவால் ஏற்படும் விபத்துகளைத் தவிர்க்க), அமுக்கிகளில் உள்ள எண்ணெய் இல்லாத மசகுப் பிஸ்டன் வளையங்கள் போன்றவை. மேலும், அதன் நச்சுத்தன்மையற்ற பண்புகளைப் பயன்படுத்தி, உணவு மற்றும் மருந்துத் தொழில்களில் இதை நழுவுத் தாங்கிகளாக அல்லது முத்திரைகளாகவும் பயன்படுத்தலாம்.

(3) விண்வெளி, விமானப் போக்குவரத்து மற்றும் ஏவுகணைகளுக்கான கட்டமைப்புப் பொருட்களாக. இது முதன்முதலில் விமானத்தின் எடையைக் குறைக்கவும், விமானத்தின் செயல்திறனை மேம்படுத்தவும் விமான உற்பத்தியில் பயன்படுத்தப்பட்டது. இது இரசாயனம், பெட்ரோலியம், மின்சாரம், இயந்திரங்கள் மற்றும் பிற தொழில்களில் சுழலும் அல்லது முன்னும் பின்னுமாக நகரும் டைனமிக் சீல் அல்லது பல்வேறு நிலையான சீல் பொருட்களாகவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

ஜெங்சி ஒரு தொழில்முறை நிபுணர்சீனாவில் ஹைட்ராலிக் பிரஸ் தொழிற்சாலைஉயர்தரத்தை வழங்குதல்கூட்டு ஹைட்ராலிக் பிரஸ்CFRP தயாரிப்புகளை உருவாக்குவதற்காக.