Бо рушди пайвастаи маводҳои композитӣ, илова бар пластикҳои бо нахи шишагӣ тақвиятёфта, пластикҳои бо нахи карбон тақвиятёфта, пластикҳои бо нахи бор тақвиятёфта ва ғайра пайдо шудаанд. Композитҳои полимерии бо нахи карбон тақвиятёфта (CFRP) маводҳои сабук ва мустаҳкам мебошанд, ки барои истеҳсоли бисёр маҳсулоте, ки мо дар ҳаёти ҳаррӯзаи худ истифода мебарем, истифода мешаванд. Ин истилоҳест, ки барои тавсифи маводҳои композитии бо нахи тақвиятёфта истифода мешавад, ки нахҳои карбонро ҳамчун ҷузъи асосии сохторӣ истифода мебаранд.
Феҳристи мундариҷа:
1. Сохтори полимерии бо нахи карбон тақвиятёфта
2. Усули қолаббандии пластики арматурашуда аз нахи карбон
3. Хусусиятҳои полимери бо нахи карбон тақвиятёфта
4. Бартариҳои CFRP
5. Камбудиҳои CFRP
6. Истифодаи пластикии бо нахи карбон тақвиятёфта
Сохтори полимерии бо нахи карбон тақвиятёфта
Пластик бо нахи карбон тақвиятёфта маводест, ки бо роҳи ҷойгир кардани маводҳои нахи карбон дар самти муайян ва истифодаи маводҳои полимерии пайвастшуда ба вуҷуд меояд. Диаметри нахи карбон хеле тунук, тақрибан 7 микрон аст, аммо мустаҳкамии он хеле баланд аст.
Қисми асосии таркибии маводи композитӣ бо нахи карбон филаменти нахи карбон мебошад. Маводи хоми асосии филаменти карбон полиакрилонитрили преполимер (PAN), вискоза ё қатраи нафтӣ мебошад. Сипас, филаменти карбон бо усулҳои кимиёвӣ ва механикӣ барои қисмҳои нахи карбон ба матоъҳои нахи карбон табдил дода мешавад.
Полимери пайвасткунанда одатан қатрони термосетӣ, ба монанди эпоксидӣ мебошад. Баъзан дигар термосетҳо ё полимерҳои термопластикӣ, ба монанди поливинилацетат ё нейлон, истифода мешаванд. Илова бар нахҳои карбон, композитҳо инчунин метавонанд арамид Q, полиэтилени вазни молекулавии ултрабаланд, алюминий ё нахҳои шишагиро дар бар гиранд. Хусусиятҳои маҳсулоти ниҳоии нахҳои карбон инчунин метавонанд аз намуди иловаҳои воридшуда ба матритсаи пайвасткунанда таъсир расонанд.
Усули қолаббандии пластикии аз нахи карбон тақвиятёфта
Маҳсулоти нахи карбон асосан аз сабаби равандҳои гуногун фарқ мекунанд. Усулҳои зиёде барои ташаккул додани маводҳои полимерии аз нахи карбон тақвиятёфта мавҷуданд.
1. Усули дастӣ гузоштан
Усули хушк (сехи пешакӣ омодашуда) ва усули тар (матоъҳои нахдор ва қатрон барои истифода часпонидашуда) тақсим мешавад. Дастӣ инчунин барои тайёр кардани препрегҳо барои истифода дар равандҳои қолаби дуюмдараҷа, ба монанди қолаби фишурда, истифода мешавад. Ин усул дар он аст, ки варақаҳои матои нахҳои карбон дар қолаб ламинат карда мешаванд, то маҳсулоти ниҳоиро ташкил диҳанд. Хусусиятҳои мустаҳкамӣ ва сахтии маводи ҳосилшуда бо интихоби ҳамоҳангӣ ва бофтани нахҳои матоъ оптимизатсия карда мешаванд. Сипас қолаб бо эпоксидӣ пур карда мешавад ва бо гармӣ ё ҳаво хушк карда мешавад. Ин усули истеҳсолӣ аксар вақт барои қисмҳои бефишор, ба монанди сарпӯшҳои муҳаррик, истифода мешавад.
2. Усули ташаккули вакуумӣ
Барои препреги ламинатшуда, фишорро тавассути раванди муайян татбиқ кардан лозим аст, то онро ба қолаб наздик созад ва онро дар зери ҳарорат ва фишори муайян хушк ва шакл диҳад. Усули халтаи вакуумӣ аз насоси вакуумӣ барои холӣ кардани дохили халтаи шаклдиҳӣ истифода мебарад, то фишори манфии байни халта ва қолаб фишорро ба вуҷуд орад, то маводи композитӣ ба қолаб наздик бошад.
Бар асоси усули халтаи вакуумӣ, усули ташаккули халтаи вакуумӣ-автоклав баъдтар пайдо шуд. Автоклавҳо нисбат ба усулҳои танҳо халтаи вакуумӣ фишори баландтар ва хушкшавии қисмро бо гармӣ таъмин мекунанд (ба ҷои хушкшавии табиӣ). Чунин қисм сохтори фишурдатар, сифати беҳтари сатҳ дорад, метавонад ҳубобчаҳои ҳаворо самаранок бартараф кунад (ҳубобчаҳо ба мустаҳкамии қисм таъсири калон мерасонанд) ва сифати умумӣ баландтар аст. Дар асл, раванди бастабандии халтаҳои вакуумӣ ба раванди часпидани плёнкаи телефонҳои мобилӣ монанд аст. Бартараф кардани ҳубобчаҳои ҳаво як вазифаи муҳим аст.
3. Усули қолаббандии фишурда
Қолаббандии фишурдасозӣяк усули қолаббандӣ аст, ки барои истеҳсоли оммавӣ ва истеҳсоли оммавӣ мусоид аст. Қолабҳо одатан аз қисмҳои болоӣ ва поёнӣ сохта мешаванд, ки мо онро қолаби мардона ва қолаби занона меномем. Раванди қолаббандӣ ин гузоштани қолаби аз препрегҳо ба қолаби пештахтаи металлӣ мебошад ва дар зери таъсири ҳарорат ва фишори муайян, қолаб дар ковокии қолаб гарм ва пластикӣ карда мешавад, зери фишор ҷараён мегирад ва ковокии қолабро пур мекунад ва сипас қолаббандӣ ва хушккунӣ барои ба даст овардани маҳсулот анҷом дода мешавад. Аммо, ин усул нисбат ба қолабҳои қаблӣ арзиши ибтидоии баландтар дорад, зеро қолаб коркарди хеле дақиқи CNC-ро талаб мекунад.
4. Қолаббандии печ
Барои қисмҳое, ки шаклҳои мураккаб доранд ё шакли ҷисми чархзананда доранд, метавон печонандаи риштаро барои сохтани қисм бо печонидани ришта дар мандрел ё аслӣ истифода бурд. Пас аз печонидан, мандрел пурра хушк мешавад ва хориҷ карда мешавад. Масалан, дастаҳои пайванди найчавӣ, ки дар системаҳои овезон истифода мешаванд, метавонанд бо истифода аз ин усул сохта шаванд.
5. Қолаббандии интиқоли қатрон
Қолаббандии интиқоли қатрон (RTM) усули нисбатан маъмули қолаббандӣ аст. Қадамҳои асосии он инҳоянд:
1. Матои тайёршудаи нахи карбонии бадсифатро дар қолаб ҷойгир кунед ва қолабро пӯшед.
2. Қатрони термосетии моеъро ба он ворид кунед, маводи мустаҳкамкунандаро тар кунед ва хушк кунед.
Хусусиятҳои полимери бо нахи карбон тақвиятёфта
(1) Қувваи баланд ва чандирии хуб.
Қувваи хоси (яъне нисбати қувваи кашиш ба зичӣ) нахи карбон аз пӯлод 6 маротиба ва аз алюминий 17 маротиба зиёдтар аст. Модули хоси (яъне нисбати модули Янг ба зичӣ, ки нишонаи чандирии ашё аст) аз пӯлод ё алюминий беш аз 3 маротиба зиёдтар аст.
Бо қувваи хоси баланд, он метавонад бори кории калонро таҳаммул кунад. Фишори кории максималии он метавонад ба 350 кг/см2 расад. Илова бар ин, он нисбат ба F-4 холис ва бофтаи он фишурдатар ва устувортар аст.
(2) Муқовимати хуби хастагӣ ва муқовимати фарсудашавӣ.
Муқовимати хастагии он нисбат ба қатрони эпоксидӣ ва нисбат ба маводҳои металлӣ хеле баландтар аст. Нахҳои графитӣ худравшанкунанда буда, коэффитсиенти ками соиш доранд. Миқдори фарсудашавӣ нисбат ба маҳсулоти асбестӣ ё бофтаҳои F-4 5-10 маротиба камтар аст.
(3) Гузаронандагии хуби гармӣ ва муқовимати гармӣ.
Пластикҳои бо нахи карбон тақвиятёфта дорои гузариши хуби гармӣ мебошанд ва гармии аз соиш ба вуҷуд омада ба осонӣ пароканда мешавад. Қисми дохилӣ гармии аз ҳад зиёд ва нигоҳ доштани он осон нест ва онро ҳамчун маводи мӯҳркунандаи динамикӣ истифода бурдан мумкин аст. Дар ҳаво, он метавонад дар диапазони ҳарорати аз -120 то 350°C устувор кор кунад. Бо кам шудани миқдори металли ишқорӣ дар нахи карбон, ҳарорати хизматрасонӣ метавонад боз ҳам баландтар шавад. Дар гази инертӣ, ҳарорати мутобиқшавандаи он метавонад тақрибан ба 2000°C расад ва он метавонад ба тағйироти шадиди сармо ва гармӣ тоб оварад.
(4) Муқовимати хуби ларзиш.
Резонанс ё ларзиши он осон нест ва он инчунин маводи аъло барои кам кардани ларзиш ва кам кардани садо мебошад.
Афзалиятҳои CFRP
1. Вазни сабук
Пластикҳои анъанавии бо нахҳои шишагӣ тақвиятёфта аз нахҳои пайваста ва 70% нахҳои шишагӣ (вазни шиша/вазни умумӣ) истифода мебаранд ва одатан зичии 0,065 фунт дар як дюйми мукааб доранд. Композитсияи CFRP бо ҳамон 70% вазни нах одатан зичии 0,055 фунт дар як дюйми мукааб дорад.
2. Қувваи баланд
Гарчанде ки полимерҳои бо нахи карбон тақвиятёфта сабук мебошанд, композитҳои CFRP нисбат ба композитҳои нахи шишагӣ мустаҳкамии баландтар ва сахтии баландтар барои як воҳиди вазн доранд. Дар муқоиса бо маводҳои металлӣ, ин бартарӣ бештар аён аст.
Камбудиҳои CFRP
1. Арзиши баланд
Арзиши истеҳсоли пластики бо нахи карбон тақвиятёфта хеле баланд аст. Нархи нахи карбон вобаста ба шароити кунунии бозор (талабот ва пешниҳод), намуди нахи карбон (фазои кайҳонӣ ва дараҷаи тиҷоратӣ) ва андозаи бастаи нах метавонад ба таври назаррас фарқ кунад. Дар асоси нархи фунт ба фунт, нахи карбонии бокира метавонад аз 5 то 25 маротиба гаронтар аз нахи шиша бошад. Ин фарқият ҳангоми муқоисаи пӯлод бо CFRP боз ҳам бештар аст.
2. Ноқилият
Ин бартарӣ ва нуқсони маводҳои композитӣ аз нахи карбон аст. Ин аз татбиқ вобаста аст. Нахҳои карбон хеле ноқил мебошанд ва нахҳои шишагӣ изолятсиякунанда мебошанд. Бисёре аз маҳсулот ба ҷои нахи карбон ё металл аз нахи шишагӣ истифода мебаранд, зеро онҳо изолятсияи сахтро талаб мекунанд. Дар истеҳсоли хизматрасонии коммуналӣ, бисёр маҳсулот истифодаи нахҳои шишагиро талаб мекунанд.
Истифодаи пластикии бо нахи карбон тақвиятёфта
Истифодаи полимерҳои бо нахи карбон тақвиятёфта дар ҳаёт васеъ аст, аз қисмҳои механикӣ то маводи низомӣ.
(1)ҳамчун бастабандии мӯҳрӣ
Маводи PTFE-и бо нахи карбон тақвиятёфтаро метавон ба ҳалқаҳо ё бастабандии мӯҳркунандаи ба зангзанӣ, фарсудашавӣ ва ҳарорати баланд тобовар сохт. Ҳангоми истифода барои мӯҳркунии статикӣ, мӯҳлати хизмат дарозтар аст, ки нисбат ба бастабандии умумии асбести бо равған таркардашуда беш аз 10 маротиба дарозтар аст. Он метавонад сифати мӯҳркуниро дар зери тағирёбии бор ва хунуккунии зуд ва гармии зуд нигоҳ дорад. Ва азбаски мавод моддаҳои зангзананда надорад, дар металл зангзании сӯрохӣ ба амал намеояд.
(2)ҳамчун қисмҳои майдакунӣ
Бо истифода аз хосиятҳои худмолидании худ, онро ҳамчун подшипникҳо, фишангҳо ва ҳалқаҳои поршен барои мақсадҳои махсус истифода бурдан мумкин аст. Масалан, подшипникҳои молидании бе равған барои асбобҳои ҳавопаймоӣ ва магнитофонҳо, фишангҳои молидании бе равған барои локомотивҳои дизелӣ (барои пешгирӣ аз садамаҳое, ки аз ихроҷи равған ба вуҷуд меоянд), ҳалқаҳои поршенҳои молидании бе равған дар компрессорҳо ва ғайра. Ғайр аз ин, онро инчунин ҳамчун подшипникҳои лағжанда ё мӯҳр дар саноати хӯрокворӣ ва дорусозӣ бо истифода аз хусусиятҳои заҳролудии худ истифода бурдан мумкин аст.
(3) Ҳамчун масолеҳи сохтмонӣ барои кайҳонӣ, ҳавопаймоӣ ва мушакҳо. Он бори аввал дар истеҳсоли ҳавопаймоҳо барои кам кардани вазни ҳавопаймо ва беҳтар кардани самаранокии парвоз истифода шудааст. Он инчунин дар соҳаҳои кимиёвӣ, нафт, нерӯи барқ, мошинсозӣ ва дигар соҳаҳо ҳамчун мӯҳри динамикии гардишкунанда ё мутақобил ё масолеҳи гуногуни мӯҳри статикӣ истифода мешавад.
Чжэнси як мутахассиси касбӣ асткорхонаи прессҳои гидравликӣ дар Чин, таъмини сифати баландпресси гидравликии композитӣбарои ташаккули маҳсулоти CFRP.
Вақти нашр: 25 майи соли 2023
