Углеродное волокно представляет собой волокнистый материал с содержанием углерода более 95%. Он обладает превосходными механическими, химическими, электрическими и другими превосходными свойствами. Это «король новых материалов» и стратегический материал, которого не хватает в военном и гражданском развитии. Известен как «Черное золото».
Линия по производству углеродного волокна выглядит следующим образом:
Как изготавливается тонкое углеродное волокно?
Технология производства углеродного волокна до сих пор развивалась и созрела. Благодаря постоянному развитию композиционных материалов из углеродного волокна он становится все более популярным во всех сферах жизни, особенно в связи с сильным ростом авиации, автомобилей, железных дорог, ветроэнергетических лопастей и т. д., а также его движущим эффектом, развитием промышленности из углеродного волокна. . Перспективы еще шире.
Цепочку производства углеродного волокна можно разделить на добывающую и перерабатывающую. Под разведкой обычно понимают производство материалов из углеродного волокна; Переработка обычно относится к производству прикладных компонентов из углеродного волокна. Компании, находящиеся между добычей и переработкой, могут рассматривать их как поставщиков оборудования для процесса производства углеродного волокна. Как показано на рисунке:
Весь процесс от шелка-сырца до углеродного волокна на входе в производственную цепочку углеродного волокна должен проходить через такие процессы, как печи окисления, печи карбонизации, печи графитации, обработка поверхности и калибровка. В структуре волокна преобладает углеродное волокно.
Вышестоящая цепочка производства углеродного волокна принадлежит нефтехимической промышленности, а акрилонитрил в основном получают путем переработки сырой нефти, крекинга, окисления аммиака и т. д.; Полиакрилонитрильное волокно-предшественник, углеродное волокно получают путем предварительного окисления и карбонизации волокна-предшественника, а композиционный материал из углеродного волокна получают путем обработки углеродного волокна и высококачественной смолы для удовлетворения требований применения.
Процесс производства углеродного волокна в основном включает в себя волочение, вытяжку, стабилизацию, карбонизацию и графитацию. Как показано на рисунке:
Рисунок:Это первый шаг в процессе производства углеродного волокна. В основном сырье разделяется на волокна, что представляет собой физическое изменение. Во время этого процесса происходит массоперенос и теплообмен между прядильной жидкостью и коагуляционной жидкостью и, наконец, осаждение ПАН. Нити образуют гелевую структуру.
Составление:для работы в сочетании с эффектом растяжения ориентированных волокон требуется температура от 100 до 300 градусов. Это также ключевой шаг в получении высокомодульных, усиленных, уплотняющих и усовершенствованных ПАН-волокон.
Стабильность:Линейная макромолекулярная цепь термопластичного ПАН преобразуется в непластическую термостойкую трапециевидную структуру методом нагрева и окисления при 400 градусах, благодаря чему она не плавится и не воспламеняется при высокой температуре, сохраняя форму волокна, и термодинамика находится в стабильном состоянии.
Карбонизация:Необходимо вытеснить неуглеродные элементы из ПАН при температуре от 1000 до 2000 градусов и, наконец, получить углеродные волокна со структурой турбостратного графита с содержанием углерода более 90%.
Графитизация: для преобразования аморфных и турбостратных карбонизированных материалов в трехмерные графитовые структуры требуется температура от 2000 до 3000 градусов, что является основной технической мерой по улучшению модуля углеродных волокон.
Подробный процесс производства углеродного волокна от процесса производства шелка-сырца до готового продукта заключается в том, что шелк-сырец PAN производится в соответствии с предыдущим процессом производства шелка-сырца. После предварительного волочения с помощью влажного тепла устройства подачи проволоки он последовательно переносится волочильной машиной в печь предварительного окисления. После обжига при различных градиентных температурах в группе печей предварительного окисления образуются окисленные волокна, то есть предварительно окисленные волокна; предварительно окисленные волокна преобразуются в углеродные волокна после прохождения через средне- и высокотемпературные печи карбонизации; затем углеродные волокна подвергаются окончательной обработке поверхности, калибровке, сушке и другим процессам для получения продуктов из углеродного волокна. . Весь процесс непрерывной подачи проволоки и точного контроля — небольшая проблема в любом процессе повлияет на стабильность производства и качество конечного продукта из углеродного волокна. Производство углеродного волокна имеет длительный технологический процесс, множество технических моментов и высокие производственные барьеры. Это интеграция множества дисциплин и технологий.
Выше описано производство углеродного волокна, давайте посмотрим, как используется ткань из углеродного волокна!
Обработка изделий из ткани из углеродного волокна
1. Резка
Препрег вынимают из холодильного склада при температуре минус 18 градусов. После пробуждения первым делом необходимо аккуратно разрезать материал по схеме материала на автомате для резки.
2. Мощение
Второй шаг — уложить препрег на инструмент для укладки и уложить разные слои в соответствии с требованиями проекта. Все процессы осуществляются под лазерным позиционированием.
3. Формирование
С помощью автоматизированного манипулятора преформа отправляется на формовочную машину для компрессионного формования.
4. Резка
После формования заготовка отправляется на рабочую станцию режущего робота для четвертого этапа резки и удаления заусенцев, чтобы обеспечить точность размеров заготовки. Этот процесс также может выполняться на ЧПУ.
5. Очистка
Пятый шаг — выполнить очистку сухим льдом на станции очистки для удаления разделительного средства, что удобно для последующего процесса нанесения клея.
6. Клей
Шестой этап – нанесение структурного клея на склеивающей роботизированной станции. Положение склеивания, скорость склеивания и выход клея точно регулируются. Часть соединения с металлическими деталями клепается, что осуществляется на клепальном участке.
7. Проверка сборки
После нанесения клея производится сборка внутренней и внешней панелей. После отверждения клея выполняется обнаружение синего света, чтобы обеспечить точность размеров замочных скважин, точек, линий и поверхностей.
Углеродное волокно сложнее обрабатывать.
Углеродное волокно обладает как высокой прочностью на разрыв, как и углеродные материалы, так и мягкой обрабатываемостью волокон. Углеродное волокно — новый материал с превосходными механическими свойствами. Возьмем, к примеру, углеродное волокно и нашу обычную сталь: прочность углеродного волокна составляет от 400 до 800 МПа, а прочность обычной стали — от 200 до 500 МПа. С точки зрения прочности углеродное волокно и сталь в основном схожи, и очевидной разницы нет.
Углеродное волокно имеет более высокую прочность и меньший вес, поэтому углеродное волокно можно назвать королем новых материалов. Из-за этого преимущества во время обработки композитов, армированных углеродным волокном (CFRP), матрица и волокна имеют сложные внутренние взаимодействия, что делает их физические свойства отличными от свойств металлов. Плотность углепластика намного меньше, чем у металлов, а прочность выше, чем у большинства металлов. Из-за неоднородности углепластика во время обработки часто происходит выдергивание волокна или отслоение волокна матрицы; Углепластик обладает высокой термостойкостью и износостойкостью, что делает его более требовательным к оборудованию при обработке, поэтому в производственном процессе выделяется большое количество тепла при резке, что более серьезно влияет на износ оборудования.
В то же время, с постоянным расширением областей его применения, требования становятся все более деликатными, а требования к применимости материалов и требования к качеству углепластика становятся все более жесткими, что также приводит к увеличению стоимости обработки. подняться.
Обработка плиты из углеродного волокна
После того, как плита из углеродного волокна отверждена и сформирована, требуется последующая обработка, такая как резка и сверление, для обеспечения точности или сборки. При одних и тех же условиях, таких как параметры процесса резания и глубина резания, выбор инструментов и сверл из разных материалов, размеров и форм будет иметь совершенно разные эффекты. В то же время на результаты обработки будут влиять такие факторы, как сила, направление, время и температура инструментов и сверл.
В процессе постобработки постарайтесь выбрать острый инструмент с алмазным покрытием и твердосплавное сверло. Износостойкость инструмента и самого сверла определяет качество обработки и срок службы инструмента. Если инструмент и сверло недостаточно острые или используются неправильно, это не только ускорит износ, увеличит затраты на обработку продукта, но также приведет к повреждению пластины, влияя на форму и размер пластины и качество изготовления. стабильность размеров отверстий и пазов на пластине. Вызывает послойный разрыв материала или даже разрушение блока, что приводит к слому всей доски.
При сверлениилисты из углеродного волокна, чем выше скорость, тем лучше эффект. При выборе сверл уникальная конструкция наконечника сверла PCD8 с торцевой кромкой больше подходит для листов углеродного волокна, которые могут лучше проникать в листы углеродного волокна и снижать риск расслоения.
При резке толстых листов углеродного волокна рекомендуется использовать двулезвийную компрессионную фрезу с левой и правой спиральной кромкой. Эта острая режущая кромка имеет верхний и нижний спиральные кончики для балансировки осевой силы инструмента вверх и вниз во время резки. , чтобы гарантировать, что результирующая сила резания направлена на внутреннюю сторону материала, чтобы получить стабильные условия резания и предотвратить возникновение расслоения материала. Конструкция верхней и нижней ромбовидной кромки фрезера «Pineapple Edge» позволяет также эффективно резать листы углеродного волокна. Его глубокая канавка для стружки может отводить много тепла при резке за счет отвода стружки во время процесса резки, чтобы избежать повреждения углеродного волокна. свойства листа.
01 Непрерывное длинное волокно
Особенности продукта:Самая распространенная форма продукции производителей углеродного волокна, жгут состоит из тысяч мононитей, которые по способу скручивания делятся на три типа: NT (Never Twisted, нескрученный), UT (Нескрученный, нескрученный), TT или ST ( Витой, витой), из которых чаще всего используется углеродное волокно NT.
Основное приложение:В основном используется для композитных материалов, таких как углепластик, углепластик или композитные материалы C/C, а области применения включают авиационное / аэрокосмическое оборудование, спортивные товары и детали промышленного оборудования.
02 штапельная пряжа
Особенности продукта:Короткая пряжа для коротких волокон, пряжа, полученная из коротких углеродных волокон, таких как углеродные волокна общего назначения на основе пека, обычно представляет собой продукцию в виде коротких волокон.
Основное использование:теплоизоляционные материалы, антифрикционные материалы, детали из композитных материалов C/C и т. д.
03 Ткань из углеродного волокна
Особенности продукта:Он изготовлен из непрерывного углеродного волокна или пряжи из углеродного волокна. По способу плетения ткани из углеродного волокна можно разделить на тканые, трикотажные и нетканые. В настоящее время ткани из углеродного волокна обычно представляют собой тканые ткани.
Основное приложение:То же, что и непрерывное углеродное волокно, в основном используется в композитных материалах, таких как углепластик, углепластик или композитные материалы C/C, а области применения включают авиационное / аэрокосмическое оборудование, спортивные товары и детали промышленного оборудования.
04 Плетеный ремень из углеродного волокна
Особенности продукта:Он относится к разновидности ткани из углеродного волокна, которая также соткана из непрерывного углеродного волокна или пряжи из углеродного волокна.
Основное использование:В основном используется для армирующих материалов на основе смол, особенно для производства и обработки трубной продукции.
05 Рубленое углеродное волокно
