Вуглецеве волокно – це волокнистий матеріал із вмістом вуглецю понад 95%. Він має чудові механічні, хімічні, електричні та інші чудові властивості. Він є «королем нових матеріалів» та стратегічним матеріалом, якого бракує у військових та цивільних розробках. Відомий як «чорне золото».
Виробнича лінія вуглецевого волокна виглядає наступним чином:
Як виготовляється тонке вуглецеве волокно?
Технологія виробництва вуглецевого волокна значно розвинулася та вдосконалилася. З постійним розвитком вуглецевих волокнистих композитних матеріалів, вона стає дедалі популярнішою в усіх сферах життя, особливо завдяки сильному зростанню авіації, автомобілів, залізниць, лопатей вітрової енергетики тощо, а її рушійна сила – розвитку вуглецевої промисловості. Перспективи ще ширші.
Ланцюг виробництва вуглецевого волокна можна розділити на видобуток та переробку. Видобуток зазвичай стосується виробництва матеріалів, специфічних для вуглецевого волокна; переробка зазвичай стосується виробництва компонентів для застосування з вуглецевого волокна. Компанії, що знаходяться між видобутком та переробкою, можна розглядати як постачальників обладнання у процесі виробництва вуглецевого волокна. Як показано на рисунку:
Весь процес від сирого шовку до вуглецевого волокна вище за ланцюгом виробництва вуглецевого волокна повинен проходити через такі процеси, як окислювальні печі, карбонізаційні печі, графітизаційні печі, обробка поверхні та апретування. Структура волокна переважно складається з вуглецевого волокна.
Вихідний ланцюжок виробництва вуглецевого волокна належить до нафтохімічної промисловості, а акрилонітрил отримують переважно шляхом переробки сирої нафти, крекінгу, окислення аміаку тощо; поліакрилонітрильне волокно-попередник, вуглецеве волокно, отримують шляхом попереднього окислення та карбонізації волокна-попередника, а композитний матеріал з вуглецевого волокна отримують шляхом обробки вуглецевого волокна та високоякісної смоли для задоволення вимог застосування.
Процес виробництва вуглецевого волокна в основному включає волочіння, креслення, стабілізацію, карбонізацію та графітизацію. Як показано на рисунку:
Малюнок:Це перший крок у процесі виробництва вуглецевого волокна. Він в основному розділяє сировину на волокна, що є фізичною зміною. Під час цього процесу відбувається масо- та теплообмін між рідиною для прядіння та рідиною для коагуляції, і, нарешті, осадження PAN. Нитки утворюють гелеву структуру.
Складання:Для роботи потрібна температура від 100 до 300 градусів у поєднанні з ефектом розтягування орієнтованих волокон. Це також ключовий крок у отриманні високого модуля пружності, високого армування, ущільнення та подрібнення волокон PAN.
Стабільність:Термопластичний лінійний макромолекулярний ланцюг PAN методом нагрівання та окислення при 400 градусах перетворюється на непластичну термостійку трапецієподібну структуру, завдяки чому він не плавиться та не займається при високій температурі, зберігаючи форму волокна, а термодинаміка знаходиться у стабільному стані.
Карбонізація:Необхідно витіснити невуглецеві елементи з ПАН при температурі від 1000 до 2000 градусів і, нарешті, створити вуглецеві волокна з турбостратичною графітовою структурою з вмістом вуглецю понад 90%.
Графітизація: Для перетворення аморфних та турбостратичних карбонізованих матеріалів у тривимірні графітові структури потрібна температура від 2000 до 3000 градусів, що є основним технічним заходом для покращення модуля пружності вуглецевих волокон.
Детальний процес виробництва вуглецевого волокна від виробництва сирого шовку до готового продукту полягає в тому, що сирий шовк PAN виготовляється в рамках попереднього процесу виробництва сирого шовку. Після попереднього витягування вологим теплом дротяного подавального механізму, він послідовно передається до печі попереднього окислення за допомогою волочної машини. Після випікання при різних градієнтах температур у групі печей попереднього окислення формуються окислені волокна, тобто попередньо окислені волокна; попередньо окислені волокна формуються у вуглецеві волокна після проходження через середньотемпературні та високотемпературні карбонізаційні печі; потім вуглецеві волокна піддаються остаточній обробці поверхні, калібруванню, сушці та іншим процесам для отримання виробів з вуглецевого волокна. Весь процес безперервної подачі дроту та точного контролю, невелика проблема в будь-якому процесі вплине на стабільне виробництво та якість кінцевого продукту з вуглецевого волокна. Виробництво вуглецевого волокна має тривалий технологічний процес, багато ключових технічних моментів та високі виробничі бар'єри. Це інтеграція кількох дисциплін та технологій.
Вищесказане стосується виробництва вуглецевого волокна, давайте розглянемо, як використовується вуглецева тканина!
Обробка виробів з вуглецевого волокна з тканини
1. Різання
Препрег виймають з холодильного складу при температурі мінус 18 градусів. Після пробудження першим кроком є точне різання матеріалу відповідно до схеми матеріалу на автоматичному різальному верстаті.
2. Мощення
Другий крок – укладання препрегу на укладальний інструмент та укладання різних шарів відповідно до вимог проекту. Всі процеси виконуються під лазерним позиціонуванням.
3. Формування
За допомогою автоматизованого робота-маніпулятора преформа надсилається до формувальної машини для компресійного формування.
4. Різання
Після формування заготовка надсилається на робочу станцію різального робота для четвертого етапу різання та видалення задирок, щоб забезпечити точність розмірів заготовки. Цей процес також може виконуватися на верстаті з ЧПК.
5. Прибирання
П'ятим кроком є виконання очищення сухим льодом на станції очищення для видалення розділового агента, що зручно для подальшого процесу нанесення клею.
6. Клей
Шостий крок – нанесення структурного клею на станції робота-склеювача. Положення склеювання, швидкість клею та вихід клею точно регулюються. Частина з'єднання з металевими деталями здійснюється заклепками на станції заклепування.
7. Перевірка складання
Після нанесення клею внутрішні та зовнішні панелі збираються. Після затвердіння клею виконується детектування синього світла для забезпечення розмірної точності замкових отворів, точок, ліній та поверхонь.
Вуглецеве волокно складніше обробляти
Вуглецеве волокно має як високу міцність на розтяг, так і м'яку оброблюваність волокон. Вуглецеве волокно – це новий матеріал з чудовими механічними властивостями. Візьмемо, наприклад, вуглецеве волокно та нашу звичайну сталь: міцність вуглецевого волокна становить від 400 до 800 МПа, тоді як міцність звичайної сталі – від 200 до 500 МПа. Що стосується міцності, вуглецеве волокно та сталь в основному схожі, і немає жодної очевидної різниці.
Вуглецеве волокно має вищу міцність і меншу вагу, тому його можна назвати королем нових матеріалів. Завдяки цій перевазі під час обробки вуглецевих волокнистих композитів (CFRP) матриця та волокна мають складні внутрішні взаємодії, що робить їхні фізичні властивості відмінними від властивостей металів. Щільність CFRP значно менша, ніж у металів, тоді як міцність більша, ніж у більшості металів. Через неоднорідність CFRP під час обробки часто відбувається висмикування волокна або відшарування матричного волокна; CFRP має високу термостійкість та зносостійкість, що робить його більш вимогливим до обладнання під час обробки, тому в процесі виробництва утворюється велика кількість тепла різання, що серйозніше впливає на знос обладнання.
Водночас, з постійним розширенням сфер його застосування, вимоги стають дедалі більш делікатними, а вимоги до застосовності матеріалів та вимоги до якості вуглецевого волокна стають дедалі суворішими, що також призводить до зростання вартості обробки.
Обробка вуглецевої волокнистої плити
Після затвердіння та формування вуглецевої волокнистої плити для забезпечення точності або складання потрібна подальша обробка, така як різання та свердління. За однакових умов, таких як параметри процесу різання та глибина різання, вибір інструментів та свердел з різних матеріалів, розмірів та форм матиме дуже різний вплив. Водночас, такі фактори, як міцність, напрямок, час та температура інструментів та свердел, також впливатимуть на результати обробки.
У процесі постобробки намагайтеся вибирати гострий інструмент з алмазним покриттям та твердосплавне свердло. Зносостійкість інструменту та самого свердла визначає якість обробки та термін служби інструменту. Якщо інструмент та свердло недостатньо гострі або використовуються неправильно, це не тільки прискорить знос, збільшить вартість обробки виробу, але й призведе до пошкодження пластини, впливаючи на форму та розмір пластини та стабільність розмірів отворів і канавок на пластині. Це спричиняє шарувате розривання матеріалу або навіть руйнування блоку, що призводить до пошкодження всієї дошки.
Під час свердліннялисти з вуглецевого волокнаЧим вища швидкість, тим кращий ефект. Під час вибору свердел унікальна конструкція наконечника свердла PCD8 з торцевою кромкою більше підходить для листів з вуглецевого волокна, що дозволяє краще проникати в листи з вуглецевого волокна та зменшувати ризик розшарування.
Під час різання товстих листів з вуглецевого волокна рекомендується використовувати двосторонню компресійну фрезу з лівою та правою спіральною конструкцією леза. Ця гостра ріжуча кромка має верхній та нижній спіральні наконечники для збалансування осьової сили інструменту вгору та вниз під час різання, щоб забезпечити спрямованість результуючої сили різання на внутрішню сторону матеріалу, щоб отримати стабільні умови різання та запобігти розшаруванню матеріалу. Конструкція верхньої та нижньої ромбоподібних лез фрези "Pineapple Edge" також може ефективно різати листи з вуглецевого волокна. Її глибока стружковідвідна канавка може відводити багато тепла від різання через відведення стружки під час процесу різання, щоб уникнути пошкодження властивостей листа з вуглецевого волокна.
01 Безперервне довге волокно
Характеристики продукту:Найпоширеніша форма продукції виробників вуглецевого волокна, пучок складається з тисяч монофіламентів, які поділяються на три типи залежно від методу скручування: NT (ніколи не скручені, нескручені), UT (нескручені, нескручені), TT або ST (скручені, скручені), з яких NT є найчастіше використовуваним вуглецевим волокном.
Основне застосування:В основному використовується для композитних матеріалів, таких як CFRP, CFRTP або композитні матеріали C/C, а сфери застосування включають авіаційне/аерокосмічне обладнання, спортивні товари та деталі промислового обладнання.
02 Пряжа зі штапельного волокна
Характеристики продукту:Коротковолокниста пряжа для коротких волокон, пряжа, виготовлена з коротких вуглецевих волокон, таких як вуглецеві волокна загального призначення на основі пеку, зазвичай є продуктами у формі коротких волокон.
Основні способи використання:теплоізоляційні матеріали, антифрикційні матеріали, композитні деталі з вуглецю та ін.
03 Тканина з вуглецевого волокна
Характеристики продукту:Він виготовлений з безперервного вуглецевого волокна або пряжі з вуглецевого волокна. За методом плетіння вуглецеві волокнисті тканини можна розділити на ткані тканини, трикотажні тканини та неткані тканини. Наразі вуглецеві волокнисті тканини зазвичай є тканими тканинами.
Основне застосування:Те саме, що й безперервне вуглецеве волокно, яке в основному використовується в композитних матеріалах, таких як CFRP, CFRTP або композитні матеріали C/C, а сфери застосування включають авіаційне/аерокосмічне обладнання, спортивні товари та деталі промислового обладнання.
04 Плетений ремінь з вуглецевого волокна
Характеристики продукту:Він належить до виду тканини з вуглецевого волокна, яка також виготовляється з безперервного вуглецевого волокна або пряжі з вуглецевого волокна.
Основне використання:В основному використовується для армуючих матеріалів на основі смол, особливо для виробництва та обробки трубних виробів.
05 Подрібнене вуглецеве волокно
Характеристики продукту:На відміну від концепції пряжі з вуглецевого волокна, вона зазвичай виготовляється з безперервного вуглецевого волокна шляхом подрібненої обробки, а подрібнену довжину волокна можна розрізати відповідно до потреб замовника.
Основні способи використання:Зазвичай використовується як суміш пластмас, смол, цементу тощо, шляхом змішування з матрицею можна покращити механічні властивості, зносостійкість, електропровідність та термостійкість; в останні роки армуючі волокна в композитах з вуглецевого волокна, що використовуються для 3D-друку, здебільшого є подрібненими вуглецевими волокнами.
06 Шліфування вуглецевого волокна
Характеристики продукту:Оскільки вуглецеве волокно є крихким матеріалом, його можна перетворювати на порошкоподібний вуглеволокнистий матеріал після подрібнення, тобто подрібнення вуглецевого волокна.
Основне застосування:схоже на рубане вуглецеве волокно, але рідко використовується в цементному армуванні; зазвичай використовується як суміш пластику, смоли, гуми тощо для покращення механічних властивостей, зносостійкості, електропровідності та термостійкості матриці.
07 Килимок з вуглецевого волокна
Характеристики продукту:Основною формою є фетр або паспарту. Спочатку короткі волокна нашаровуються за допомогою механічного кардочесання та інших методів, а потім готуються голкопробивним способом; також відомий як нетканий матеріал з вуглецевого волокна, він належить до різновиду тканого матеріалу з вуглецевого волокна.Основні способи використання:теплоізоляційні матеріали, формовані підкладки з теплоізоляційних матеріалів, термостійкі захисні шари та підкладки з корозійностійких шарів тощо.
08 Карбоновий папір
Характеристики продукту:Його виготовляють з вуглецевого волокна сухим або мокрим способом папероробства.
Основні способи використання:антистатичні пластини, електроди, конуси динаміків та нагрівальні пластини; гарячі застосування в останні роки - це нові матеріали для катодів акумуляторів енергетичних транспортних засобів тощо.
09 Препрег з вуглецевого волокна
Характеристики продукту:напівзатверділий проміжний матеріал, виготовлений з термореактивної смоли, просоченої вуглецевим волокном, який має чудові механічні властивості та широко використовується; ширина препрегу з вуглецевого волокна залежить від розміру технологічного обладнання, а загальні специфікації включають препрег шириною 300 мм, 600 мм та 1000 мм.
Основне застосування:літаки/аерокосмічне обладнання, спортивні товари та промислове обладнання тощо.
010 вуглеволокнистий композитний матеріал
Характеристики продукту:Матеріал для лиття під тиском, виготовлений з термопластичної або термореактивної смоли, змішаної з вуглецевим волокном, до суміші додають різні добавки та подрібнені волокна, а потім проходить процес компаундування.
Основне застосування:Спираючись на чудову електропровідність матеріалу, високу жорсткість та легку вагу, він в основному використовується в корпусах обладнання та інших виробах.
Ми також виробляємопрямий ровінг зі скловолокна,склопластикові мати, сітка зі скловолокна, іскловолоконний тканий ровінг.
Зв'яжіться з нами:
Номер телефону: +8615823184699
Номер телефону: +8602367853804
Email:marketing@frp-cqdj.com
Час публікації: 01 червня 2022 р.
