De la fibra al producte: comprensió profunda de la fibra de carboni
Coneix primer la fibra de carboni
La fibra de carboni és un material de fibra amb un contingut de carboni superior al 95%. Té excel·lents propietats mecàniques, químiques, elèctriques i altres excel·lents. És el "rei dels nous materials" i un material estratègic mancat de desenvolupament militar i civil. Conegut com "Or Negre".
Ella, coneguda com a matèria noble
Molts diners, un centímetre d'or
És l'arma de la festa de les curses d'arrossegament i el "cavall fosc" de la indústria material
ella és fibra de carboni
El que tothom veu és la línia de producció de fibra de carboni
la investigació i el desenvolupament completament independents del meu país de la línia de producció de fibra de carboni T1000 de 100 tones
fibra de carboni esvelta
Com es fa?
La tecnologia del procés de producció de fibra de carboni s'ha desenvolupat fins ara i ha madurat. Amb el desenvolupament continu de materials compostos de fibra de carboni, es veu cada vegada més afavorit per tots els àmbits de la vida, especialment el fort creixement de l'aviació, l'automòbil, el ferrocarril, les pales d'energia eòlica, etc. i el seu paper impulsor, el desenvolupament de la indústria de la fibra de carboni. Les perspectives són encara més àmplies.
La cadena de la indústria de la fibra de carboni es pot dividir en aigües amunt i aigües avall. Aigües amunt sol referir-se a la producció de materials específics de fibra de carboni; aigües avall sol referir-se a la producció de components d'aplicació de fibra de carboni. Les empreses entre aigües amunt i avall poden pensar en elles com a proveïdors d'equips en el procés de producció de fibra de carboni. Tal com es mostra a la figura:
Aigües amunt de la cadena de la indústria de la fibra de carboni, tot el procés, des de la seda crua fins a la fibra de carboni, ha de passar pel forn d'oxidació, el forn de carbonització, el forn de grafit, el tractament de superfícies, el dimensionament i altres processos. Estructura de fibra dominada per la fibra de carboni.
La cadena de la indústria de la fibra de carboni pertany a la indústria petroquímica, que obté principalment acrilonitril mitjançant refinació de petroli cru, esquerdament, oxidació de l'amoníac i altres processos; les empreses de fibra de carboni generen poliacrilonitril polimeritzant les matèries primeres compostes principalment per acrilonitril, i després l'espín per obtenir poliacrilonitril. La fibra precursora de poliacrilonitril, la fibra de carboni s'obté preoxidant i carbonitzant la fibra precursora, i el material compost de fibra de carboni s'obté processant fibra de carboni i resina d'alta qualitat per satisfer els requisits d'aplicació.
El procés de producció de fibra de carboni inclou principalment: dibuix, dibuix, estabilització, carbonització i grafit. Tal com es mostra a la figura:
Dibuix: Aquest és el primer pas en el procés de producció de fibra de carboni. Separa principalment les matèries primeres en fibres, cosa que suposa un canvi físic. Durant aquest procés, la transferència de massa i calor entre el líquid giratori i el líquid de coagulació, i finalment la precipitació PAN. Filaments que formen una estructura de gel.
Redacció: requereix una temperatura de 100 a 300 graus per funcionar conjuntament amb l'efecte d'estirament de les fibres orientades. També és un pas clau en l'alt mòdul, alt reforç, densificació i refinament de les fibres PAN.
Estabilitat: La cadena macromolecular lineal PAN termoplàstica es transforma en una estructura trapezoïdal no plàstica resistent a la calor mitjançant el mètode d'escalfament i oxidació a 400 graus, de manera que no es fongui i no sigui inflamable a alta temperatura, mantenint la forma de fibra, i la termodinàmica es troba en un estat estable.
Carbonització: Cal expulsar elements no carbonosos en PAN a una temperatura de 1.000 a 2.000 graus, i finalment generar fibres de carboni amb una estructura de grafit turboestratègic amb un contingut de carboni superior al 90%.
Grafit: Requereix una temperatura de 2.000 a 3.000 graus per convertir materials carbonitzats amorfs i turboestratètics en estructures tridimensionals de grafit, que és la principal mesura tècnica per millorar el mòdul de fibres de carboni.
El procés detallat de la fibra de carboni des del procés de producció de la seda crua fins al producte acabat és que la seda crua PAN és produïda pel procés anterior de producció de seda crua. Després del dibuix previ per la calor humida de l'alimentador de filferro, la màquina de dibuix transfereix seqüencialment al forn de preoxidació. Després de coure's a diferents temperatures de gradient en el grup de forns de preoxidació, es formen fibres oxidades, és a dir, fibres preoxidades; les fibres preoxidades es formen en fibres de carboni després de passar per forns de carbonització de temperatura mitjana i alta temperatura; les fibres de carboni són sotmeses a tractament superficial final, dimensionament, assecat i altres processos per obtenir productes de fibra de carboni. . Tot el procés d'alimentació contínua per cable i un control precís, un petit problema en qualsevol procés afectarà la producció estable i la qualitat del producte final de fibra de carboni. La producció de fibra de carboni té un llarg flux de procés, molts punts clau tècnics i altes barreres de producció. És una integració de múltiples disciplines i tecnologies.
L'anterior és la fabricació de fibra de carboni, vegem com s'utilitza la fibra de carboni.
Processament de productes de fibra de carboni
1. Tall
El prepreg es treu de la cambra frigorífica a menys de 18 graus. Després del despertar, el primer pas és tallar amb precisió el material segons el diagrama de materials de la màquina de tall automàtic.
2. Pavimentació
El segon pas és posar la prepreg a l'eina de col·locació i posar diferents capes segons els requisits de disseny. Tots els processos es realitzen sota posicionament làser.
3. Formació
Mitjançant un robot de manipulació automatitzada, la preforma s'envia a la màquina d'emmotllament per a l'emmotllament per compressió.
4. Tall
Després de formar-se, la peça s'envia a l'estació de treball del robot de tall per al quart pas de tall i desbarbat per garantir la precisió dimensional de la peça. Aquest procés també es pot operar en CNC.
5. Neteja
El cinquè pas és realitzar una neteja de gel sec a l'estació de neteja per eliminar el desemmotllant, cosa que és convenient per al procés posterior de recobriment de cola.
6. Cola
El sisè pas és aplicar cola estructural a l'estació robot d'enganxament. La posició d'enganxament, la velocitat de cola i la sortida de cola s'ajusten amb precisió. Part de la connexió amb les peces metàl·liques es reblat, que es realitza a l'estació de reblat.
7. Inspecció de muntatge
Després d'aplicar la cola, es munten els panells interiors i exteriors. Després de curar la cola, es realitza la detecció de llum blava per garantir la precisió dimensional dels forats, punts, línies i superfícies clau.
La fibra de carboni és més difícil de processar
La fibra de carboni té tant la forta resistència a la tracció dels materials carbonosos com la processabilitat suau de les fibres. La fibra de carboni és un nou material amb excel·lents propietats mecàniques.
La força del CFRP de fibra de carboni és significativament superior a la del GFRP de fibra de vidre
Preneu la fibra de carboni i el nostre acer comú com a exemple, compareu aquestes dues imatges, la resistència de la fibra de carboni és d'uns 400 a 800 MPa, mentre que la resistència de l'acer ordinari és de 200 a 500 MPa. Pel que fa a la duresa, la fibra de carboni i l'acer són bàsicament similars i no hi ha cap diferència evident.
La fibra de carboni té una major resistència i un pes més lleuger, de manera que la fibra de carboni es pot anomenar el rei dels nous materials. A causa d'aquest avantatge, durant el processament de compostos reforçats amb fibra de carboni (CFRP), la matriu i les fibres tenen interaccions internes complexes, fent que les seves propietats físiques siguin diferents de les dels metalls. La densitat de CFRP és molt menor que la dels metalls, mentre que la resistència és més gran que la majoria dels metalls. A causa de la inhomogeneitat del CFRP, sovint es produeix un despreniment de fibra o despreniment de fibra de matriu durant el processament; El CFRP té una alta resistència a la calor i resistència al desgast, cosa que el fa més exigent amb els equips durant el processament, de manera que es genera una gran quantitat de calor de tall en el procés de producció, que és més greu per al desgast dels equips.
Al mateix temps, amb la contínua expansió dels seus camps d'aplicació, els requisits són cada vegada més delicats, i els requisits per a l'aplicabilitat dels materials i els requisits de qualitat per al CFRP són cada vegada més estrictes, cosa que també provoca que el cost de processament augmenti.
Processament de taulers de fibra de carboni
Després de curar i formar la placa de fibra de carboni, es requereix un postprocessament com el tall i la perforació per a requisits de precisió o necessitats de muntatge. Sota les mateixes condicions de paràmetres de procés de tall, profunditat de tall, etc., la selecció d'eines i trepants de diferents materials, mides i formes tindrà efectes molt diferents. Al mateix temps, factors com la força, la direcció, el temps i la temperatura de les eines i els trepants també afectaran els resultats del processament.
En el procés de postprocessament, intenteu triar una eina nítida amb recobriment de diamants i una broca de carbur sòlid. La resistència al desgast de l'eina i la pròpia broca determina la qualitat del processament i la vida útil de l'eina. Si l'eina i la broca no són prou afilades o s'utilitzen de manera inadequada, no només accelerarà el desgast, augmentarà el cost de processament del producte, sinó que també causarà danys a la placa, afectant la forma i la mida de la placa i l'estabilitat de les dimensions dels forats i ranures de la placa. Provoca l'esquinçament en capes del material, o fins i tot el col·lapse del bloc, donant lloc al desballestament de tot el tauler.
En perforar làmines de fibra de carboni, com més ràpida sigui la velocitat, millor serà l'efecte. En la selecció de broques, el disseny únic de la punta de perforació de la broca de la vora de la cara PCD8 és més adequat per a làmines de fibra de carboni, que poden penetrar millor en làmines de fibra de carboni i reduir el risc de delaminació
Quan talleu làmines gruixudes de fibra de carboni, es recomana utilitzar un fresador de compressió de doble tall amb un disseny de vora helicoïdal esquerra i dreta. Aquesta vora tallant afilada té puntes helicoïdals de tall superior i inferior, que equilibren la força axial de l'eina cap amunt i cap avall durant el tall. , per assegurar que la força de tall resultant es dirigeixi a la part interna del material, de manera que s'obtinguin condicions de tall estables i suprimeixin l'aparició de la delaminació del material. El disseny de les vores superiors i inferiors en forma de diamant del router "Pineapple Edge" també pot tallar eficaçment làmines de fibra de carboni. La seva flauta d'encenall profund pot treure una gran quantitat de calor de tall a través de la descàrrega d'encenalls durant el procés de tall, per evitar danys a la fibra de carboni. propietats del full.
