Fra fiber til produkt - dyb forståelse af kulfiber
Lær kulfiber først at kende
Kulfiber er et fibermateriale med et kulstofindhold på mere end 95 procent. Det har fremragende mekaniske, kemiske, elektriske og andre fremragende egenskaber. Det er "kongen af nye materialer" og et strategisk materiale, der mangler i militær og civil udvikling. Kendt som "Sort guld".
Hun, kendt som ædelt materiale
Mange penge, en tomme guld
Hun er dragracing-partiets våben og "den mørke hest" i den materielle industri
hun er kulfiber
Hvad alle ser, er produktionslinjen af kulfiber
mit lands fuldstændig uafhængige forskning og udvikling af 100-ton T1000 kulfiberproduktionslinje
slank kulfiber
Hvordan er det lavet?
Teknologien til fremstilling af kulfiber har udviklet sig indtil videre og er modnet. Med den kontinuerlige udvikling af kulfiberkompositmaterialer er det mere og mere begunstiget af alle samfundslag, især den stærke vækst af luftfart, biler, jernbaner, vindkraftvinger osv. og dens drivende rolle, udviklingen af kulfiberindustrien . Udsigterne er endnu bredere.
Kulfiberindustriens kæde kan opdeles i upstream og downstream. Upstream refererer normalt til produktion af kulfiber-specifikke materialer; downstream refererer normalt til produktion af kulfiberapplikationskomponenter. Virksomheder mellem upstream og downstream kan tænke på dem som udstyrsleverandører i kulfiberproduktionsprocessen. Som vist på figuren:
I opstrøms for kulfiberindustrikæden skal hele processen fra råsilke til kulfiber gå gennem oxidationsovn, karboniseringsovn, grafitiseringsovn, overfladebehandling, limning og andre processer. Fiberstruktur domineret af kulfiber.
Opstrøms for kulfiberindustrikæden tilhører den petrokemiske industri, som hovedsageligt opnår acrylonitril gennem råolieraffinering, krakning, ammoniakoxidation og andre processer; kulfibervirksomheder genererer polyacrylonitril ved at polymerisere råmaterialerne, der hovedsageligt består af acrylonitril, og derefter spinde det for at opnå polyacrylonitril. Polyacrylonitril-precursorfiber, kulfiber opnås ved foroxidering og karbonisering af precursorfiberen, og kulfiberkompositmateriale opnås ved forarbejdning af kulfiber og højkvalitetsharpiks for at opfylde anvendelseskravene.
Produktionsprocessen for kulfiber omfatter hovedsageligt: tegning, tegning, stabilisering, karbonisering og grafitisering. Som vist på figuren:
Tegning: Dette er det første trin i produktionsprocessen af kulfiber. Det adskiller hovedsageligt råvarerne i fibre, hvilket er en fysisk forandring. Under denne proces, masseoverførslen og varmeoverførslen mellem spindevæsken og koagulationsvæsken, og til sidst PAN-udfældning. Filamenter, der danner en gelstruktur.
Drafting: kræver en temperatur på 100 til 300 grader for at fungere sammen med strækeffekten af orienterede fibre. Det er også et nøgletrin i PAN-fibrenes høje modul, høje forstærkning, fortætning og forfining.
Stabilitet: Den termoplastiske PAN lineære makromolekylære kæde omdannes til en ikke-plastisk varmebestandig trapezformet struktur ved metoden til opvarmning og oxidation ved 400 grader, så den er ikke-smeltende og ikke-brændbar ved høj temperatur, og bibeholder fiberformen , og termodynamikken er i en stabil tilstand.
Karbonisering: Det er nødvendigt at uddrive ikke-kulstofelementer i PAN ved en temperatur på 1,000 til 2,000 grader og til sidst generere kulfibre med en turbostratisk grafitstruktur med et kulstofindhold på mere end 90 pct.
Grafitisering: Det kræver en temperatur på 2,000 til 3,000 grader at omdanne amorfe og turbostratiske karboniserede materialer til tredimensionelle grafitstrukturer, hvilket er den vigtigste tekniske foranstaltning til at forbedre kulfibermodulet .
Den detaljerede proces af kulfiber fra råsilkeproduktionsprocessen til det færdige produkt er, at PAN råsilken er produceret af den tidligere råsilkeproduktionsproces. Efter fortrækning af trådføderens våde varme overføres den sekventielt til præoxidationsovnen af trækkemaskinen. Efter at være blevet bagt ved forskellige gradienttemperaturer i præ-oxidationsovngruppen, dannes oxiderede fibre, det vil sige præoxiderede fibre; de foroxiderede fibre formes til kulfibre efter at have passeret gennem middeltemperatur- og højtemperatur-karboniseringsovne; kulfibrene udsættes derefter for endelig overfladebehandling, limning, tørring og andre processer for at opnå kulfiberprodukter. . Hele processen med kontinuerlig trådfremføring og præcis kontrol, et lille problem i enhver proces vil påvirke den stabile produktion og kvaliteten af det endelige kulfiberprodukt. Kulfiberproduktion har et langt procesflow, mange tekniske nøglepunkter og høje produktionsbarrierer. Det er en integration af flere discipliner og teknologier.
Ovenstående er fremstilling af kulfiber, lad os tage et kig på hvordan kulfiber bruges!
Forarbejdning af kulfiberprodukter
1. Skæring
Prepreg tages ud af kølelageret ved minus 18 grader. Efter opvågning er det første skridt at skære materialet nøjagtigt i henhold til materialediagrammet på den automatiske skæremaskine.
2. Brolægning
Det andet trin er at lægge prepreg på læggeværktøjet og lægge forskellige lag i henhold til designkravene. Alle processer udføres under laserpositionering.
3. Formning
Gennem en automatiseret håndteringsrobot sendes præformen til støbemaskinen til kompressionsstøbning.
4. Skæring
Efter formning sendes emnet til skærerobotarbejdsstationen til det fjerde trin af skæring og afgratning for at sikre emnets dimensionelle nøjagtighed. Denne proces kan også betjenes på CNC.
5. Rengøring
Det femte trin er at udføre tørisrensning på rensestationen for at fjerne slipmidlet, hvilket er praktisk til den efterfølgende limbelægningsproces.
6. Lim
Det sjette trin er at påføre strukturlim på limrobotstationen. Limpositionen, limhastigheden og limudgangen er alle nøjagtigt justeret. En del af forbindelsen med metaldelene nittes, hvilket udføres ved nittestationen.
7. Samling eftersyn
Efter at limen er påført, samles de indre og ydre paneler. Efter at limen er hærdet, udføres blå lysdetektion for at sikre dimensionsnøjagtigheden af nøglehuller, punkter, linjer og overflader.
Kulfiber er sværere at bearbejde
Kulfiber har både kulstofmaterialernes stærke trækstyrke og fibrenes bløde bearbejdelighed. Kulfiber er et nyt materiale med fremragende mekaniske egenskaber.
Styrken af kulfiber CFRP er betydeligt højere end for glasfiber GFRP
Tag kulfiber og vores almindelige stål som eksempel, sammenlign disse to billeder, styrken af kulfiber er omkring 400 til 800 MPa, mens styrken af almindeligt stål er 200 til 500 MPa. Ser man på sejhed, er kulfiber og stål grundlæggende ens, og der er ingen åbenlys forskel.
Kulfiber har højere styrke og lettere vægt, så kulfiber kan kaldes kongen af nye materialer. På grund af denne fordel har matrixen og fibrene komplekse interne interaktioner under behandlingen af kulfiberforstærkede kompositter (CFRP), hvilket gør deres fysiske egenskaber anderledes end metallers. Densiteten af CFRP er meget mindre end metallers, mens styrken er større end de fleste metaller. På grund af CFRP's inhomogenitet forekommer der ofte fiberudtrækning eller matrixfiberløsnelse under forarbejdning; CFRP har høj varmebestandighed og slidstyrke, hvilket gør det mere krævende for udstyr under forarbejdning, så der genereres en stor mængde skærevarme i produktionsprocessen, hvilket er mere alvorligt for udstyrsslid.
Samtidig, med den kontinuerlige udvidelse af dets anvendelsesområder, bliver kravene mere og mere følsomme, og kravene til materialernes anvendelighed og kvalitetskravene til CFRP bliver mere og mere stringente, hvilket også forårsager forarbejdningsomkostningerne at rejse sig.
Bearbejdning af kulfiberplader
Efter at kulfiberpladen er hærdet og formet, kræves efterbehandling såsom skæring og boring af præcisionskrav eller monteringsbehov. Under de samme betingelser for skæreprocesparametre, skæredybde osv., vil valg af værktøjer og bor af forskellige materialer, størrelser og former have meget forskellige effekter. Samtidig vil faktorer som styrke, retning, tid og temperatur på værktøjer og bor også påvirke forarbejdningsresultaterne.
I efterbehandlingsprocessen skal du prøve at vælge et skarpt værktøj med diamantbelægning og et solidt hårdmetalbor. Værktøjets og selve borets slidstyrke bestemmer kvaliteten af forarbejdningen og værktøjets levetid. Hvis værktøjet og boret ikke er skarpe nok eller bruges forkert, vil det ikke kun fremskynde sliddet, øge forarbejdningsomkostningerne for produktet, men også forårsage skade på pladen, hvilket påvirker formen og størrelsen af pladen og stabilitet af dimensionerne af hullerne og rillerne på pladen. Forårsager lagdelt rivning af materialet, eller endda blokkollaps, hvilket resulterer i skrotning af hele brættet.
Når du borer kulfiberplader, jo hurtigere hastighed, jo bedre effekt. I valget af bor er det unikke borespidsdesign af PCD8 frontkantboret mere velegnet til kulfiberplader, som bedre kan trænge ind i kulfiberplader og reducere risikoen for delaminering
Ved skæring af tykke kulfiberplader anbefales det at bruge en dobbeltkantet kompressionsfræser med venstre og højre spiralkantdesign. Denne skarpe skærekant har både øvre og nedre skærespidser, som afbalancerer værktøjets aksiale kraft op og ned under skæring. , for at sikre, at den resulterende skærekraft er rettet mod indersiden af materialet, for at opnå stabile skæreforhold og undertrykke forekomsten af materialedelaminering. Designet af de øvre og nedre diamantformede kanter på "Pineapple Edge"-fræseren kan også effektivt skære kulfiberplader. Dens dybe spånfløjte kan fjerne en stor mængde skærevarme gennem udledning af spåner under skæreprocessen for at undgå beskadigelse af kulfiberen. ark egenskaber.
