Išsiaiškinkite anglies pluošto produktų – anglies pluošto lakštų, vamzdelių, formuotų detalių – gamybą

Angliavandenis pREKĖS , dėl savo išskirtinių savybių – lengvo svorio ir didelio stiprumo – yra plačiai naudojami įvairiose srityse, pavyzdžiui, aviacijoje – lėktuvų dalyse, automobilių korpuso konstrukcijose, aukštos kokybės sporto įrangose. Kaip jie palaipsniui virsta praktiniais produktais iš bazinių medžiagų? Toliau pateikiamas išsamus anglies plokščių, anglies vamzdelių ir anglies pluošto formos detalių gamybos pagrindinių aspektų apžvalga.

Žaliosios medžiagos paruošimas

Pagrindinės žaliavos anglies pluošto gaminiai įskaitant anglies pluošto siūlus ir matricos medžiagas. Anglies pluošto siūlai gaminami iš organinių pluoštų, tokių kaip poliakrilonitritas, kurie aukštoje temperatūroje karbonizuojami. Jie yra tik kelių mikronų skersmens, žymiai plonesni nei plauko siūlas, tačiau žymiai stipresni už įprastą plieną. Šie anglies pluošto siūlai paprastai perdirbami į anglies pluošto audinį arba anglies pluošto siūlus, kad būtų palengvintos tolesnės formavimo operacijos.

Matricos medžiaga daugiausia yra epoksidinė derva ir kitos polimerinės medžiagos, kurios atlieka svarbų vaidmenį, ne tik sujungdamos anglies pluošto siūlelius į vieną struktūrą, bet taip pat perduodamos apkrovas bei tuo pačiu apsaugančios anglies pluošto siūlelius nuo išorinės aplinkos – drėgmės, cheminio poveikio ir kitų pažeidimų. Prieš pradedant gamybą, pagal skirtingų produktų našumo reikalavimus parenkami tinkamų specifikacijų anglies pluošto siūleliai ir matricos medžiagos, taip pat atliekami griežti kokybės testai, kad būtų užtikrinta, jog žaliavų kokybė atitiktų gamybos standartus.

Anglies lakštas (laminuotas formavimas)

Anglies plokštės dažniausiai gaminamos naudojant laminuoto formavimo procesą, kuris dažnai taikomas tokiam produktams kaip slidės ar badmintono raketės rėmai.

Pirmiausia, atsižvelgiant į konstrukcinius reikalavimus, reikia išpjauti anglies pluošto prepregatas , prepreg yra iš anksto impregnuotas anglies pluošto audinio pagrindu, pjovimo klaida turi būti kontroliuojama ne didesnė kaip 0,1 mm, kad būtų užtikrintas paskesnių produktų matmenų tikslumas.

Tada supjaustyti prepregai sluoksniuojami tam tikra kryptimi ir seka. Vienakrypčiai sudėti sluoksniai suteikia anglies lakštui aukštą stiprumą vienoje kryptyje, kas tinka konstrukciniams elementams, kurie turi atlaikyti jėgas viena kryptimi, o kryžminis dėjimas suteikia anglies lakštui gerą našumą keliose kryptyse, todėl tinka detalėms, veikiamoms sudėtingų apkrovų.

Po to sudėti prepregai dedami į formas ir sukuriamas slėgis 5–10 MPa, kad prepregai glaudžiai prigultų prie formos paviršiaus, vėliau formos dedamos į karštojo presavimo bakus arba krosnis, kuriose yra kaitinamos ir sukietinamos 2–4 valandas temperatūroje $120-180^{\circ} C$.

Užbaigus kietinimą, anglies plokštė pašalinama iš formos, o tolesnis apdorojimas, toks kaip šlifavimas ir pjaustymas, atliekamas siekiant pasiekti naudojimo standartą.

Anglies vamzdžiai (vyniojimas ir formavimas)

Anglies vamzdžiai dažniausiai gaminami vyniojimo ir formavimo būdu, kuris dažnai naudojamas produktams, tokiems kaip bepiločių rėmai ir golfo lazdos.

Vyniojimo mašinos vyniojimo parametrai projektuojami pagal anglies vamzdžio matmenis ir našumo reikalavimus, kurių vienas iš svarbiausių yra vyniojimo kampas. Kai vyniojimo kampas yra $\pm 45$ laipsniai, anglies vamzdžio sukimo atsparumas yra geresnis; kai vyniojimo kampas yra 0 laipsnių, ašinė anglies vamzdžio stipris bus didesnis.

Anglies pluošto siūlas yra visiškai impregnuotas pagrindine medžiaga per impregnavimo įrenginį, o po to, kai impregnuotas siūlas pagamintas, jis vyniojamas ant formos su 5–15 Nm įtampa, kuri turi būti vienodai palaikoma viso vyniojimo proceso metu, kad būtų užtikrinta anglies vamzdžio stabilios kokybė.

Po vyniojimo anglies vamzdis su forma įdedamas į kietinimo krosnį ir kietinamas 100–150 °C temperatūroje 1–3 valandas.

Kietinimo pabaigoje pašalinama forma. Formos šalinimo būdas priklauso nuo jos medžiagos ir formos – kai kurios gali būti tiesiog ištrauktos, o kitas reikia ištirpinti ir pašalinti. Galiausiai anglies vamzdis apdirbamas ir poliruojamas, kad jo matmenų paklaida būtų kontroliuojama ne didesnė kaip 0,05 mm.

Formuoti detalių (formavimas)

Sudėtingos formos anglių pluošto detalės, dažniausiai naudojamas formavimo procesas, pvz., automobilių dalys, medicinos įrangos detalės ir pan., dažniausiai gaminamos šiuo būdu.

Pirmiausia, pagal formos detalių formos projektuokite ir gaminami aukštos tikslumo formos, formos paviršiaus šiurkštumas turi būti kontroliuojamas žemiau Ra0,8, nes formos tikslumas tiesiogiai veikia formos detalių matmenų ir formos tikslumą.

Atpjaukite anglies pluošto audinį arba anglies pluošto medžiagą iki tinkamo dydžio, atitinkančio formos formą, tolygiai nutepkite matricinę medžiagą ant jos paviršiaus, kad užtikrintumėte vientisą storį, tada įdėkite į formą ir taikykite 10–20 MPa slėgį naudojant presą, kad anglies pluošto medžiaga visiškai priliptų prie formos ertmės.

Įdėkite formą į šildymo įrenginį, kaitinkite ir sukietinkite temperatūroje nuo 130 iki 170 °C trukmę nuo 3 iki 6 valandų, sukietinimo procese būtina griežtai kontroliuoti temperatūrą ir slėgį, kad būtų išvengta defektų, tokių kaip burbuliukai, įtrūkimai ir kiti formos detalių defektai.

Užbaigus kietinimą, formos dalys ištraukiamos iš formų ir apdorojamos pašalinant atliekas bei šlifuojant paviršius, kad būtų užtikrintas jų tinkamumas naudoti.

Atsirandanti technologija

1. 3D spausdinimas

Ši technologija gali tiesiogiai gaminti sudėtingas anglies pluošto produktų formas, žymiai sutrumpinant produkto kūrimo ciklą, taip pat įmanoma individualizuota pritaikymą. Tačiau šiuo metu 3D spausdinimo būdu gaminami anglies pluošto produktai mechaninių savybių požiūriu vis dar šiek tiek prastesni už tradiciniais metodais gautus produktus, be to, jų kaina yra santykinai aukštesnė, todėl šios sritys reikalauja tolesnio tobulinimo.

2. RTM technologija

Tai yra dėl to, kad dėžutės formavimo technologija, anglies pluošto armatūrinė medžiaga patenka į formą, o po to į formą injektuojamas dėklas, kad dėklas prasiskverbtų per armatūrinę medžiagą ir sukietėtų formuojant. Ši technologija turi daug privalumų: aukšta formavimo efektyvumas, stabilus gaminio kokybė, mažas aplinkos užterštumas ir kt. Ji labai tinka sudėtingos formos anglies pluošto gaminių masinei gamybai.

Kokybės tikrinimas: užtikrinama kiekvieno produkto kokybė

Pagaminus anglies pluošto gaminius, jie prieš patenkdami į rinką privalo būti kruopščiai tikrinami pagal kokybę. Tikrinimo elementai apima matmenų tikslumą, išvaizdos kokybę bei mechanines savybes.

Matmeninio tikslumo tikrinimui gali būti naudojami šešėlininkai, projektoriai ir kitos priemonės, o produkto aukšto tikslumo reikalavimams taip pat bus naudojamas koordinačių matavimo aparatūras (CMM); išvaizdos kokybės tikrinimas daugiausia skirtas patikrinti, ar produkto paviršiuje yra burbuliukų, įtrūkimų, įdubų ir kitų defektų, paprastai naudojamas kombinuotas vizualinės apžiūros ir didinamojo stiklo tyrimo būdas; mechaninių savybių tikrinimui reikia naudoti temptuvą, smūginio kietumo bandymo mašiną ir kitą specializuotą įrangą, siekiant ištirti produkto stiprumą, standumą, elastingumą ir kitus rodiklius, kad būtų užtikrinta, jog produktas atitiktų faktinio naudojimo jėgos reikalavimus. Mechaninių savybių tikrinimui reikia naudoti temptuvas ir kitą specializuotą įrangą, siekiant ištirti stiprumą, standumą, elastingumą ir kitus rodiklius, kad būtų užtikrinta, jog produktas atitiktų faktinio naudojimo jėgos reikalavimus. Tik tada, kai visi bandymų projektai yra sėkmingai įvertinti, produktams leidžiama patekti į rinką.

Matmeninio tikslumo tikrinimui gali būti naudojami šešėlininkai, projektoriai ir kitos priemonės; produktams, kuriems keliami aukšti tikslumo reikalavimai, taip pat naudojamas koordinačių matavimo aparatūras (CMM); išvaizdos kokybės tikrinimas dažniausiai skirtas nustatyti, ar produkto paviršiuje yra oro pūslių, įtrūkimų, įdubimų ir kitų defektų, paprastai naudojamas vizualinės apžiūros ir didinamojo stiklo kombinuotas metodas; mechaninių savybių tikrinimui reikia naudoti temptuvę, smūginio kietumo bandymo įrenginius ir kitą specializuotą įrangą, siekiant ištirti produkto stiprumą, standumą, tamprumą ir kitus rodiklius, kad būtų užtikrinta, jog produktas atitiktų faktinio naudojimo jėgos reikalavimus. Mechaninių savybių tikrinimui reikia naudoti temptuves ir kitą specializuotą įrangą, siekiant ištirti stiprumą, standumą, tamprumą ir kitus rodiklius, kad būtų užtikrinta, jog produktas atitiktų faktinio naudojimo jėgos reikalavimus. Tik po visų bandymų projektų sėkmingo įvertinimo produktai gali būti leidžiami į rinką.