От волокна к продукту - глубокое понимание углеродного волокна

Познакомьтесь с углеродным волокном первым

Углеродное волокно – это волокнистый материал с содержанием углерода более 95%. Он обладает отличными механическими, химическими, электрическими и другими отличными свойствами. Это «король новых материалов» и стратегический материал, которого не хватает в военном и гражданском развитии. Известен как «Черное золото».

Она, известная как благородный материал

Много денег, пядь золота

Она является оружием партии дрэг-рейсинга и «темной лошадкой» в материальной промышленности.

она углеродное волокно

То, что все видят, это линия по производству углеродного волокна

полностью независимые исследования и разработки в моей стране 100-тонной линии по производству углеродного волокна T1000

тонкое углеродное волокно

Как это делается?

Технология производства углеродного волокна до сих пор развивалась и созрела. С непрерывным развитием композитных материалов из углеродного волокна он все больше и больше пользуется популярностью во всех сферах жизни, особенно сильным ростом авиации, автомобилей, железных дорог, ветроэнергетических лопастей и т. Д. И его движущей ролью, развитием промышленности углеродного волокна. Перспективы еще шире.

Промышленная цепочка углеродного волокна может быть разделена на восходящую и нисходящую. Разведка и добыча обычно относится к производству материалов, специфичных для углеродного волокна; Downstream обычно относится к производству компонентов для применения углеродного волокна. Компании, находящиеся между добычей и переработкой, могут думать о них как о поставщиках оборудования в процессе производства углеродного волокна. Как показано на рисунке:

В верхней части промышленной цепочки углеродного волокна весь процесс от шелка-сырца до углеродного волокна должен проходить через печь окисления, печь карбонизации, печь графитизации, обработку поверхности, калибровку и другие процессы. В структуре волокна преобладает углеродное волокно.

Верхняя часть производственной цепочки углеродного волокна принадлежит нефтехимической промышленности, которая в основном получает акрилонитрил путем переработки сырой нефти, крекинга, окисления аммиака и других процессов; предприятия по производству углеродного волокна генерируют полиакрилонитрил путем полимеризации сырья, в основном состоящего из акрилонитрила, а затем прядут его для получения полиакрилонитрила. Полиакрилонитрильное волокно-предшественник, углеродное волокно получают путем предварительного окисления и карбонизации волокна-предшественника, а композиционный материал углеродного волокна получают путем переработки углеродного волокна и высококачественной смолы для удовлетворения требований применения.

Процесс производства углеродного волокна в основном включает в себя: волочение, волочение, стабилизацию, карбонизацию и графитизацию. Как показано на рисунке:

Рисунок: Это первый шаг в процессе производства углеродного волокна. Он в основном разделяет сырье на волокна, что является физическим изменением. Во время этого процесса происходит массоперенос и теплообмен между вращающейся жидкостью и коагуляционной жидкостью и, наконец, осаждение PAN. Нити, образующие гелевую структуру.

Черчение: требует температуры от 100 до 300 градусов для работы в сочетании с эффектом растяжения ориентированных волокон. Это также ключевой шаг в высоком модуле, высоком усилении, уплотнении и уточнении волокон PAN.

Стабильность: Термопластичная линейная высокомолекулярная цепь PAN трансформируется в непластиковую термостойкую трапециевидную структуру методом нагрева и окисления при 400 градусах, так что она не плавится и негорюча при высокой температуре, сохраняя форму волокна, а термодинамика находится в стабильном состоянии.

Карбонизация: Необходимо вытеснить неуглеродные элементы в PAN при температуре от 1000 до 2000 градусов и, наконец, генерировать углеродные волокна с турбостратической графитовой структурой с содержанием углерода более 90%.

Графитизация: требуется температура от 2000 до 3000 градусов для преобразования аморфных и турбостратических карбонизированных материалов в трехмерные графитовые структуры, что является основной технической мерой для улучшения модуля углеродных волокон.

Детальный процесс производства углеродного волокна от процесса производства шелка-сырца до готового продукта заключается в том, что шелк-сырец PAN производится предыдущим процессом производства шелка-сырца. После предварительной вытяжки влажным теплом устройства подачи проволоки она последовательно передается в печь предварительного окисления волочильной машиной. После запекания при различных градиентных температурах в группе печей предварительного окисления образуются окисленные волокна, то есть предварительно окисленные волокна; предварительно окисленные волокна формируются в углеродные волокна после прохождения через среднетемпературные и высокотемпературные печи карбонизации; затем углеродные волокна подвергают 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 стабильное производство и качество конечного продукта из углеродного волокна. Производство углеродного волокна имеет длительный технологический процесс, множество технических ключевых моментов и высокие производственные барьеры. Это интеграция нескольких дисциплин и технологий.

Выше приведено производство углеродного волокна, давайте посмотрим, как используется углеродное волокно!

Переработка изделий из углеродного волокна

1. Резка

Препрег вынимают из холодного хранилища при минус 18 градусах. После пробуждения первым шагом является точное вырезание материала в соответствии с диаграммой материала на автоматическом режущем станке.

2. Мощение

Вторым шагом является укладка препрега на инструмент для укладки и укладка различных слоев в соответствии с требованиями к дизайну. Все процессы осуществляются под лазерным позиционированием.

3. Формирование

Через автоматизированного робота-погрузочно-разгрузочного робота преформа отправляется на формовочную машину для компрессионного формования.

4. Резка

После формования заготовка отправляется на рабочую станцию режущего робота для четвертого этапа резки и снятия заусенцев для обеспечения точности размеров заготовки. Этот процесс также может работать на ЧПУ.

5. Уборка

Пятым этапом является выполнение очистки сухим льдом на станции очистки для удаления высвобождающего агента, что удобно для последующего процесса клеевого покрытия.

6. Клей

Шестым этапом является нанесение структурного клея на станцию склеивающего робота. Положение склеивания, скорость склеивания и выход клея точно регулируются. Часть соединения с металлическими деталями заклепана, что осуществляется на клепальной станции.

7. Инспекция сборки

После нанесения клея собираются внутренняя и внешняя панели. После отверждения клея выполняется обнаружение синего света для обеспечения точности размеров замочных отверстий, точек, линий и поверхностей.

Углеродное волокно сложнее обрабатывать

Углеродное волокно обладает как сильной прочностью на растяжение углеродных материалов, так и мягкой обрабатываемостью волокон. Углеродное волокно – это новый материал с отличными механическими свойствами.

Прочность углепластика углеродного волокна значительно выше, чем у стекловолокна GFRP 

Возьмем в качестве примера углеродное волокно и нашу обычную сталь, сравните эти две фотографии, прочность углеродного волокна составляет от 400 до 800 МПа, в то время как прочность обычной стали составляет от 200 до 500 МПа. Глядя на прочность, углеродное волокно и сталь в основном похожи, и нет очевидной разницы.

Углеродное волокно обладает более высокой прочностью и меньшим весом, 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, в то время как прочность больше, чем у большинства металлов. Из-за неоднородности углепластика волокно или отслоение матричного волокна часто происходит во время обработки; Углепластик обладает высокой термостойкостью и износостойкостью, что делает его более требовательным к оборудованию во время обработки, поэтому в процессе производства выделяется большое количество режущего тепла, что более серьезно для износа 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 росту стоимости обработки.

Переработка древесноволокнистых плит

После того, как плита из углеродного волокна отверждена и сформирована, требуется постобработка, такая как резка и сверление, для требований точности или потребностей сборки. При одинаковых условиях параметров процесса резки, глубины реза и т.д., выбор инструментов и сверл из разных материалов, размеров и форм будет иметь очень разные эффекты. В то же время такие факторы, как прочность, направление, время и температура инструментов и сверл, также будут влиять на результаты обработки.

В процессе постобработки постарайтесь выбрать острый инструмент с алмазным покрытием и твердосплавным сверлом. 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 стоимость обработки изделия, но и вызовет повреждение пластины, влияя на форму и размеры пластины и стабильность размеров отверстий и канавок на пластине. Вызывает многослойное разрыв материала или даже обрушение блока, в результате чего образуется всей доски.

При сверлении листов из углеродного волокна, чем быстрее скорость, тем лучше эффект. При выборе буровых долот 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 обоюдоострый компрессионный фрезерный станок с левой и правой винтовой кромкой конструкции. Эта острая режущая кромка имеет как верхние, так и нижние режущие спиральные наконечники, которые уравновешивают осевую силу инструмента вверх и вниз во время резки. , чтобы гарантировать, что результирующая сила резания направлена на внутреннюю сторону материала, чтобы получить стабильные условия резания и подавить возникновение расслоения материала. Конструкция верхней и нижней ромбовидных кромок роутера «Ананасовая кромка» также позволяет эффективно резать листы углеродного волокна. Его глубокая чип-флейта может отнимать большое количество режущего тепла через разряд стружки во время процесса резки, чтобы избежать повреждения углеродного волокна. свойства листа.