Włókno węglowe jest materiałem włóknistym o zawartości węgla przekraczającej 95%. Posiada doskonałe właściwości mechaniczne, chemiczne, elektryczne i inne. Jest „królem nowych materiałów” i strategicznym materiałem, którego brakuje w rozwoju wojskowym i cywilnym. Znany jako „Czarne złoto”.
Linia produkcyjna włókna węglowego wygląda następująco:
Jak powstaje smukłe włókno węglowe?
Technologia procesu produkcji włókna węglowego rozwinęła się do tej pory i dojrzała. Dzięki ciągłemu rozwojowi materiałów kompozytowych z włókna węglowego jest on coraz bardziej preferowany przez wszystkie dziedziny życia, szczególnie silny wzrost lotnictwa, motoryzacji, kolei, łopat wiatrowych itp. i jego wpływ na rozwój przemysłu włókna węglowego. Perspektywy są jeszcze szersze.
Łańcuch przemysłu włókien węglowych można podzielić na upstream i downstream. Upstream zwykle odnosi się do produkcji materiałów specyficznych dla włókien węglowych; downstream zwykle odnosi się do produkcji komponentów do zastosowań włókien węglowych. Firmy pomiędzy upstream i downstream mogą postrzegać je jako dostawców sprzętu w procesie produkcji włókien węglowych. Jak pokazano na rysunku:
Cały proces od surowego jedwabiu do włókna węglowego w górę łańcucha przemysłu włókien węglowych musi przejść przez procesy takie jak piece utleniające, piece karbonizacyjne, piece grafityzacyjne, obróbka powierzchni i kalibrowanie. W strukturze włókien dominuje włókno węglowe.
Górny odcinek łańcucha przemysłowego włókien węglowych należy do przemysłu petrochemicznego, a akrylonitryl uzyskuje się głównie poprzez rafinację ropy naftowej, kraking, utlenianie amoniakiem itp.; włókno prekursorowe poliakrylonitrylu, włókno węglowe uzyskuje się przez wstępne utlenianie i karbonizację włókna prekursorowego, a materiał kompozytowy z włókna węglowego uzyskuje się przez przetwarzanie włókna węglowego i wysokiej jakości żywicy w celu spełnienia wymagań zastosowania.
Proces produkcji włókna węglowego obejmuje głównie ciągnienie, kreślenie, stabilizację, karbonizację i grafityzację. Jak pokazano na rysunku:
Rysunek:To pierwszy krok w procesie produkcji włókna węglowego. Głównie rozdziela surowce na włókna, co jest zmianą fizyczną. Podczas tego procesu następuje przenoszenie masy i ciepła między płynem przędzalniczym a płynem koagulacyjnym, a na końcu wytrącanie PAN. Włókna tworzą strukturę żelową.
Redakcja:wymaga temperatury od 100 do 300 stopni, aby działać w połączeniu z efektem rozciągania włókien zorientowanych. Jest to również kluczowy krok w procesie wysokiego modułu, wysokiego wzmocnienia, zagęszczania i rafinacji włókien PAN.
Stabilność:Termoplastyczny liniowy łańcuch makrocząsteczkowy PAN przekształca się w nieplastyczną, odporną na ciepło strukturę trapezową poprzez nagrzewanie i utlenianie w temperaturze 400 stopni, dzięki czemu nie topi się i nie pali w wysokiej temperaturze, utrzymuje kształt włókna, a termodynamika jest w stanie stabilnym.
Zwęglenie:W PAN konieczne jest usunięcie pierwiastków niewęglowych w temperaturze od 1000 do 2000 stopni, a następnie wytworzenie włókien węglowych o strukturze grafitu turbostratycznego z zawartością węgla przekraczającą 90%.
Grafityzacja: Do przekształcenia amorficznych i turbostratycznych materiałów zwęglonych w trójwymiarowe struktury grafitowe wymagana jest temperatura na poziomie 2000–3000 stopni, co stanowi główny środek techniczny służący poprawie modułu włókien węglowych.
Szczegółowy proces włókna węglowego od procesu produkcji surowego jedwabiu do gotowego produktu polega na tym, że surowy jedwab PAN jest wytwarzany w poprzednim procesie produkcji surowego jedwabiu. Po wstępnym ciągnieniu przez mokre ciepło podajnika drutu, jest on sekwencyjnie przenoszony do pieca do wstępnego utleniania przez maszynę ciągarską. Po wypiekaniu w różnych temperaturach gradientu w grupie pieców do wstępnego utleniania, powstają utlenione włókna, to znaczy włókna wstępnie utlenione; włókna wstępnie utlenione są formowane we włókna węglowe po przejściu przez piece do karbonizacji średniotemperaturowej i wysokotemperaturowej; włókna węglowe są następnie poddawane końcowej obróbce powierzchni, kalibrowaniu, suszeniu i innym procesom w celu uzyskania produktów z włókna węglowego. Cały proces ciągłego podawania drutu i precyzyjnej kontroli, niewielki problem w każdym procesie wpłynie na stabilną produkcję i jakość końcowego produktu z włókna węglowego. Produkcja włókna węglowego ma długi przepływ procesu, wiele kluczowych punktów technicznych i wysokie bariery produkcyjne. Jest to integracja wielu dyscyplin i technologii.
Powyżej przedstawiono produkcję włókna węglowego. Przyjrzyjmy się teraz, w jaki sposób wykorzystuje się tkaninę z włókna węglowego!
Przetwarzanie produktów z włókna węglowego
1. Cięcie
Prepreg wyjmuje się z chłodni w temperaturze minus 18 stopni. Po wybudzeniu pierwszym krokiem jest dokładne przycięcie materiału zgodnie ze schematem materiału na automatycznej maszynie tnącej.
2. Brukowanie
Drugim krokiem jest położenie prepregu na narzędziu do układania i położenie różnych warstw zgodnie z wymaganiami projektowymi. Wszystkie procesy są wykonywane pod pozycjonowaniem laserowym.
3. Formowanie
Za pomocą zautomatyzowanego robota manipulacyjnego półprodukt jest przesyłany do maszyny formującej w celu formowania tłocznego.
4. Cięcie
Po uformowaniu przedmiot obrabiany jest wysyłany do stanowiska roboczego robota tnącego w celu wykonania czwartego kroku cięcia i gratowania, aby zapewnić dokładność wymiarową przedmiotu obrabianego. Proces ten można również przeprowadzić na CNC.
5. Czyszczenie
Piąty krok polega na wykonaniu czyszczenia suchym lodem na stanowisku czyszczącym w celu usunięcia środka antyadhezyjnego, co ułatwia późniejszy proces nakładania kleju.
6. Klej
Szóstym krokiem jest nałożenie kleju konstrukcyjnego na stanowisku robota klejącego. Pozycja klejenia, prędkość klejenia i wydajność kleju są dokładnie regulowane. Część połączenia z częściami metalowymi jest nitowana, co odbywa się na stanowisku nitowania.
7. Kontrola montażu
Po nałożeniu kleju montuje się panele wewnętrzne i zewnętrzne. Po utwardzeniu kleju przeprowadza się detekcję niebieskiego światła, aby zapewnić dokładność wymiarową otworów na klucze, punktów, linii i powierzchni.
Włókno węglowe jest trudniejsze w obróbce
Włókno węglowe ma zarówno dużą wytrzymałość na rozciąganie materiałów węglowych, jak i miękką przetwarzalność włókien. Włókno węglowe to nowy materiał o doskonałych właściwościach mechanicznych. Weźmy na przykład włókno węglowe i naszą zwykłą stal, wytrzymałość włókna węglowego wynosi około 400 do 800 MPa, podczas gdy wytrzymałość zwykłej stali wynosi 200 do 500 MPa. Patrząc na wytrzymałość, włókno węglowe i stal są zasadniczo podobne i nie ma między nimi wyraźnej różnicy.
Włókno węglowe ma większą wytrzymałość i mniejszą wagę, dlatego można je nazwać królem nowych materiałów. Ze względu na tę zaletę, podczas przetwarzania kompozytów wzmacnianych włóknem węglowym (CFRP), matryca i włókna mają złożone interakcje wewnętrzne, co sprawia, że ich właściwości fizyczne różnią się od właściwości metali. Gęstość CFRP jest znacznie mniejsza niż metali, podczas gdy wytrzymałość jest większa niż większości metali. Ze względu na niejednorodność CFRP, podczas przetwarzania często dochodzi do wyciągania włókien lub odrywania włókien matrycy; CFRP ma wysoką odporność na ciepło i zużycie, co sprawia, że jest bardziej wymagający dla sprzętu podczas przetwarzania, więc w procesie produkcyjnym generowana jest duża ilość ciepła cięcia, co jest poważniejsze dla zużycia sprzętu.
Jednocześnie, wraz z ciągłym rozszerzaniem się obszarów zastosowań, wymagania stają się coraz bardziej wyczulone, a wymagania dotyczące stosowalności materiałów i jakości dla CFRP są coraz bardziej rygorystyczne, co również powoduje wzrost kosztów przetwarzania.
Przetwarzanie płyt z włókna węglowego
Po utwardzeniu i uformowaniu płyty z włókna węglowego, wymagane jest przetwarzanie końcowe, takie jak cięcie i wiercenie, w celu spełnienia wymagań dotyczących precyzji lub potrzeb montażowych. W tych samych warunkach, takich jak parametry procesu cięcia i głębokość cięcia, wybór narzędzi i wierteł z różnych materiałów, rozmiarów i kształtów będzie miał bardzo różne skutki. Jednocześnie czynniki takie jak wytrzymałość, kierunek, czas i temperatura narzędzi i wierteł również będą miały wpływ na wyniki przetwarzania.
W procesie postprodukcji staraj się wybierać ostre narzędzie z powłoką diamentową i wiertło z węglika spiekanego. Odporność narzędzia i samego wiertła na zużycie decyduje o jakości obróbki i żywotności narzędzia. Jeśli narzędzie i wiertło nie są wystarczająco ostre lub są używane nieprawidłowo, nie tylko przyspieszy to zużycie, zwiększy koszty obróbki produktu, ale także spowoduje uszkodzenie płyty, wpływając na kształt i rozmiar płyty oraz stabilność wymiarów otworów i rowków na płycie. Powoduje warstwowe rozdarcie materiału, a nawet zawalenie się bloku, co skutkuje złomowaniem całej płyty.
Podczas wierceniaarkusze z włókna węglowego, im większa prędkość, tym lepszy efekt. W wyborze wierteł, unikalna konstrukcja końcówki wiertła wiertła z krawędzią czołową PCD8 jest bardziej odpowiednia do płyt z włókna węglowego, co pozwala na lepszą penetrację płyt z włókna węglowego i zmniejszenie ryzyka rozwarstwienia.
Podczas cięcia grubych arkuszy z włókna węglowego zaleca się stosowanie dwuostrzowego frezu kompresyjnego z lewą i prawą krawędzią śrubową. Ta ostra krawędź tnąca ma zarówno górne, jak i dolne końcówki śrubowe, aby zrównoważyć siłę osiową narzędzia w górę i w dół podczas cięcia. , aby zapewnić, że wypadkowa siła cięcia jest skierowana na wewnętrzną stronę materiału, tak aby uzyskać stabilne warunki cięcia i zapobiec wystąpieniu rozwarstwienia materiału. Konstrukcja górnej i dolnej krawędzi w kształcie rombu frezu „Pineapple Edge” może również skutecznie ciąć arkusze z włókna węglowego. Jego głęboki rowek wiórowy może odprowadzać dużo ciepła cięcia poprzez odprowadzanie wiórów podczas procesu cięcia, tak aby uniknąć uszkodzenia włókna węglowego. właściwości arkusza.
01 Ciągłe długie włókno
Cechy produktu:Najczęściej spotykaną formą wyrobu włókien węglowych są wiązki składające się z tysięcy monofilamentów, które w zależności od metody skręcania dzielą się na trzy typy: NT (Never Twisted, nieskręcane), UT (Untwisted, nieskręcane), TT lub ST (Skręcone), z których NT jest najczęściej stosowanym włóknem węglowym.
Główne zastosowanie:Stosowany głównie do materiałów kompozytowych, takich jak CFRP, CFRTP lub materiały kompozytowe C/C. Obszary zastosowań obejmują sprzęt lotniczy/kosmiczny, sprzęt sportowy i części urządzeń przemysłowych.
02 Przędza z włókien ciętych
Cechy produktu:przędza z krótkich włókien w skrócie, przędze powstające z krótkich włókien węglowych, takie jak włókna węglowe ogólnego przeznaczenia na bazie smoły, są zwykle produktami w postaci krótkich włókien.
Główne zastosowania:materiały termoizolacyjne, materiały przeciwcierne, elementy kompozytowe C/C itp.
03 Tkanina z włókna węglowego
Cechy produktu:Wykonana jest z ciągłego włókna węglowego lub przędzy z włókna węglowego. Zgodnie z metodą tkania tkaniny z włókna węglowego można podzielić na tkaniny tkane, dzianiny i tkaniny nietkane. Obecnie tkaniny z włókna węglowego są zwykle tkaninami tkanymi.
Główne zastosowanie:Podobnie jak ciągłe włókno węglowe, wykorzystywane głównie w materiałach kompozytowych, takich jak CFRP, CFRTP lub materiały kompozytowe C/C. Obszary zastosowań obejmują sprzęt lotniczy/kosmiczny, artykuły sportowe i części urządzeń przemysłowych.
04 Pas pleciony z włókna węglowego
Cechy produktu:Należy do rodzaju tkanin z włókna węglowego, które są również tkane z ciągłych włókien węglowych lub przędzy z włókna węglowego.
Główne zastosowanie:Stosowany głównie do materiałów wzmacniających na bazie żywic, zwłaszcza do produkcji i obróbki wyrobów rurowych.
05 Cięte włókno węglowe
Cechy produktu:W odróżnieniu od przędzy z włókna węglowego, jest ona zazwyczaj przygotowywana z ciągłych włókien węglowych poprzez obróbkę siekaną, a długość włókna może być przycinana zgodnie z potrzebami klienta.
Główne zastosowania:Zwykle stosuje się je jako mieszaninę tworzyw sztucznych, żywic, cementu itp., a przez wymieszanie z matrycą można poprawić właściwości mechaniczne, odporność na zużycie, przewodność elektryczną i odporność na ciepło; w ostatnich latach włókna wzmacniające w kompozytach z włókna węglowego drukowanych w 3D to głównie cięte włókna węglowe. główne.
06 Szlifowanie włókna węglowego
Cechy produktu:Ponieważ włókno węglowe jest materiałem kruchym, po zmieleniu można je przetworzyć na proszek węglowy.
Główne zastosowanie:podobne do ciętego włókna węglowego, ale rzadko stosowane w zbrojeniu cementu; zwykle używane jako mieszanka plastiku, żywicy, gumy itp. w celu poprawy właściwości mechanicznych, odporności na zużycie, przewodności elektrycznej i odporności cieplnej matrycy.
07 Mata z włókna węglowego
Cechy produktu:Główną formą jest filc lub mata. Najpierw krótkie włókna są układane warstwami przez mechaniczne karbowanie i inne metody, a następnie przygotowywane przez igłowanie; znany również jako włóknina węglowa, należy do rodzaju tkaniny tkanej z włókna węglowego.Główne zastosowania:materiały termoizolacyjne, podłoża z formowanych materiałów termoizolacyjnych, warstwy ochronne odporne na ciepło i podłoża z warstwami odpornymi na korozję itp.
08 Papier z włókna węglowego
Cechy produktu:Jest on wytwarzany z włókna węglowego w procesie suchego lub mokrego wytwarzania papieru.
Główne zastosowania:płyty antystatyczne, elektrody, membrany głośników i płyty grzewcze; gorącym zastosowaniem w ostatnich latach są materiały katodowe akumulatorów pojazdów elektrycznych itp.
09 Prepreg z włókna węglowego
Cechy produktu:półutwardzony materiał pośredni wykonany z żywicy termoutwardzalnej impregnowanej włóknem węglowym, który ma doskonałe właściwości mechaniczne i jest szeroko stosowany; szerokość prepregu z włókna węglowego zależy od rozmiaru urządzeń przetwórczych, a typowe specyfikacje obejmują materiał prepreg o szerokości 300 mm, 600 mm i 1000 mm.
Główne zastosowanie:sprzęt lotniczy/kosmiczny, sprzęt sportowy i sprzęt przemysłowy itp.
010 materiał kompozytowy z włókna węglowego
Cechy produktu:Materiał formowany wtryskowo wykonany z żywicy termoplastycznej lub termoutwardzalnej zmieszanej z włóknem węglowym. Do mieszanki dodawane są różne dodatki oraz pocięte włókna, a następnie poddawany jest procesowi łączenia.
Główne zastosowanie:Ze względu na doskonałą przewodność elektryczną, dużą sztywność i lekkość, materiał ten jest stosowany głównie w obudowach urządzeń i innych produktach.
Zajmujemy się również produkcjąwłókno szklane bezpośrednie,maty z włókna szklanego, siatka z włókna szklanego, Iwłókno szklane tkane.
Skontaktuj się z nami:
Numer telefonu: +8615823184699
Numer telefonu: +8602367853804
Email:marketing@frp-cqdj.com
Czas publikacji: 01-06-2022
