Tuklasin ang pagkakaroon ng mga produktong carbon fiber—carbon fiber sheet, carbon tubes, hugis na bahagi—at kung paano ito ginagawa

Carbon Fiber mga Produkto , na may natatanging katangian ng magaan at mataas na lakas, ay malawakang ginagamit sa maraming sitwasyon, tulad ng mga bahagi ng eroplano sa aerospace, istruktura ng katawan sa mga sasakyan, at high-end na kagamitan sa sports. Paano ito unti-unting nagiging praktikal na produkto mula sa pangunahing materyales? Narito ang detalyadong pagpapakilala sa mga mahahalagang punto sa paggawa ng carbon plates, carbon tubes, at iba't ibang hugis ng carbon fiber.

Paghahanda ng Materyales

Ang pangunahing hilaw na materyales ng produkto ng karbon na serpiyen kasama ang carbon fiber yarn at matrix materials. Ang mga carbon fiber filaments ay gawa sa organic fibers tulad ng polyacrylonitrile na pinapakarbon sa mataas na temperatura. Ang diameter nito ay ilang microns lamang, mas manipis pa kaysa sa isang hibla ng buhok, ngunit mas matibay kaysa sa karaniwang bakal. Karaniwang ginagawa ang mga carbon fiber filaments na carbon fiber cloth o carbon fiber yarn upang mapadali ang mga susunod na operasyon sa pagbuo.

Ang matris na materyal ay pangunahing binubuo ng epoxy resin at iba pang mga polymer na materyales, na gumaganap ng mahalagang papel, hindi lamang sa pagkakabit ng mga carbon fiber filaments kundi pati na rin sa paglilipat ng stress, at sabay-sabay na nagbibigay-proteksyon sa mga carbon fiber filaments, upang sila ay maprotektahan mula sa labas na kapaligiran tulad ng kahalumigmigan, mga nakakalason na sustansya, at iba pang mga panlabas na panganib. Bago ang produksyon, ang mga carbon fiber filaments at matris na materyales na may angkop na mga espesipikasyon ay pinipili batay sa mga kinakailangan sa pagganap ng iba't ibang produkto, at isinasagawa ang mahigpit na pagsusuri sa kalidad upang matiyak na ang kalidad ng mga hilaw na materyales ay sumusunod sa mga pamantayan ng produksyon.

Carbon sheet (laminated molding)

Ang mga carbon board ay ginagawa pangunahin gamit ang proseso ng laminated molding, na madalas gamitin para sa mga produktong tulad ng skis at badminton racket frames.

Una sa lahat, ayon sa mga kinakailangan sa disenyo upang putulin carbon fiber prepreg , ang prepreg ay pre-impregnated na sa base material ng carbon fiber cloth, kailangang kontrolin ang pagkakamali sa pagputol sa loob ng 0.1 mm, upang matiyak ang dimensional accuracy ng mga susunod na produkto.

Ang mga naputol na prepregs ay pinapasadyang ikinakalat sa isang tiyak na direksyon at pagkakasunod-sunod. Ang unidirectional stacking ay nagbibigay sa carbon sheet ng mataas na lakas sa isang direksyon, na angkop para sa mga structural part na kailangang humawak sa mga unidirectional forces, samantalang ang cross-stacking ay nagbibigay ng mabuting performance sa maraming direksyon, na angkop para sa mga bahagi na may komplikadong kondisyon ng puwersa.

Pagkatapos nito, inilalagay ang mga naka-stack na prepregs sa mga mold at isinusubok ang presyon na 5-10 MPa upang ang mga prepregs ay mahigpit na akma sa hugis ng mga mold, at pagkatapos ay ilalagay ang mga mold sa hot press tanks o oven at painitin at patigasin sa temperatura na $120-180^{\circ} C$ sa loob ng 2-4 oras.

Kapag natapos na ang proseso ng pagpapatigas, inaalis ang carbon plate mula sa mold, at isinasagawa ang mga karagdagang proseso tulad ng pagpapakinis at pagputol upang maiaangkop ito sa pamantayan ng paggamit.

Mga tubong carbon (paninilid at pagmomolda)

Ang mga tubong carbon ay karaniwang ginagawa sa pamamagitan ng prosesong paninilid at pagmomolda, na malawakang ginagamit para sa mga produkto tulad ng frame ng drone at golf club.

Ang mga parameter ng paninilid ng makina ay idinisenyo batay sa sukat at mga kinakailangan sa pagganap ng tubong carbon, kung saan ang anggulo ng paninilid ay isa sa mga pangunahing parameter. Kapag $\pm 45$ ang anggulo ng paninilid, mas mataas ang kakayahang lumaban sa torsyon ng tubong carbon; habang kapag 0 degree ang anggulo ng paninilid, mas mataas ang lakas nito sa direksyong aksyal.

Ang carbon fiber yarn ay ganap na pinainitan ng base material sa pamamagitan ng impregnation device, at pagkatapos gawin ang pinainitang yarn, ito ay iwinwind sa mandrel na may tension na 5-15 Nm, at dapat mapanatili nang pare-pareho ang tension habang nagwiwind, upang matiyak ang matatag na kalidad ng carbon tube.

Pagkatapos mag-wind, inilalagay ang carbon tube kasama ang mandrel sa curing oven at curado sa temperatura na 100-150°C nang 1-3 oras.

Sa pagtatapos ng curing, inaalis ang mandrel. Ang paraan ng pag-alis ng mandrel ay nakadepende sa kanyang materyal at hugis, ang iba ay direktang maaring alisin, samantalang ang iba ay kailangang patunawin at alisin, at sa huli ay dinidisiplina at pinipino ang carbon tube upang ang dimensional error nito ay mapanatili sa loob ng 0.05 mm.

Mga nabuong bahagi (molding)

Kumplikadong hugis ng mga nabuong bahagi ng carbon fiber, karaniwang ginagamit ang proseso ng molding, tulad ng mga bahagi ng sasakyan, mga bahagi ng kagamitang medikal, atbp., karamihan ay gumagamit ng prosesong ito.

Nanguna, batay sa hugis ng disenyo ng mga bahaging nabubuo at paggawa ng mataas na presisyong mga uklat, kailangang kontrolin ang kabuuang kabibilugan ng ibabaw ng uklat sa ilalim ng Ra0.8, dahil ang eksaktong presisyon ng uklat ay direktang nakakaapekto sa sukat at hugis ng mga bahaging nabubuo.

Putulin ang tela o banig na carbon fiber sa tamang sukat na angkop sa hugis ng uklat, pantay na ipaint ang matris na materyal sa ibabaw nito upang mapanatili ang pare-parehong kapal, ilagay ito sa loob ng uklat, at ilapat ang presyon na 10-20 MPa gamit ang preno, upang lubusang makadikit ang materyal na carbon fiber sa kavidad ng uklat.

Ilagay ang uklat sa heating device, painitin at patigasin sa temperatura na 130-170℃ sa loob ng 3-6 na oras, kailangang mahigpit na kontrolin ang temperatura at presyon sa proseso ng pagpapatigas, upang maiwasan ang mga depekto tulad ng mga bula, bitak, at iba pang kamalian sa mga bahaging nabubuo.

Matapos ang pagkakuro, kinukuha ang mga hugis na bahagi mula sa mga mold at dinadalasan sa pamamagitan ng pag-alis ng mga flying edge at pagpapakinis sa mga surface upang matugunan ang mga kinakailangan para sa paggamit.

Umusbong na Teknolohiya

1. Pag-print sa 3D

Ang teknolohiyang ito ay makapagpapagawa nang direkta ng mga kumplikadong hugis na produkto mula sa carbon fiber, na malaki ang nagpapabawas sa siklo ng pag-unlad ng produkto, at nagbibigay-daan rin sa personalisadong pag-customize. Gayunpaman, sa kasalukuyan, ang mga produktong gawa sa 3D printing na may carbon fiber ay may pa ring ilang agwat sa mekanikal na katangian kumpara sa mga produktong gawa sa tradisyonal na proseso, at mas mataas din ang gastos, kaya't kailangan pang mapabuti ang mga aspetong ito.

2. Teknolohiya ng RTM

Iyon ay, ang teknolohiyang resin transfer molding, kung saan isinasakay ang carbon fiber na nagpapatibay na materyal sa loob ng hulma, at pagkatapos ay pinapasok ang resin sa loob nito, upang maipasok ng resin ang nagpapatibay na materyal at mag-cure. Ang teknolohiyang ito ay may mga benepisyo tulad ng mataas na epekto sa pagmomolda, matatag na kalidad ng produkto, mababang polusyon sa kapaligiran, at iba pa. Lubhang angkop ito para sa mas malaking produksyon ng mga carbon fiber na produkto na may komplikadong hugis.

Pagsusuri sa Kalidad: tiniyak ang kalidad ng bawat produkto

Matapos gawin ang mga carbon fiber na produkto, kinakailangang dumaan ito sa mahigpit na pagsusuri sa kalidad bago ipasok sa merkado. Ang mga pangunahing pagsusuring isinasagawa ay kinabibilangan ng katumpakan ng sukat, kalidad ng itsura, at mga mekanikal na katangian.

Ang pagsusuri sa dimensional accuracy ay maaaring gumamit ng calipers, projector, at iba pang kasangkapan; para sa mataas na precision na kinakailangan ng produkto, ginagamit din ang CMM; ang pagsusuri sa kalidad ng itsura ay pangunahing sinusuri kung may mga butas, bitak, depresyon, o iba pang depekto sa ibabaw ng produkto, na karaniwang isinasagawa sa pamamagitan ng kombinasyon ng visual inspection at pagsusuri gamit ang magnifying glass; ang pagsusuri sa mechanical properties ay nangangailangan ng paggamit ng tensile testing machine, impact testing machine, at iba pang propesyonal na kagamitan upang masubukan ang lakas, tigas, kakayahang lumaban sa impact, at iba pang indikador upang matiyak na ang produkto ay kayang matugunan ang mga pangangailangan sa aktuwal na paggamit nito. Ang pagsusuri sa mechanical performance ay nangangailangan ng paggamit ng mga tensile testing machine at iba pang espesyalisadong kagamitan upang subukan ang lakas, tigas, kakayahang lumaban sa impact, at iba pang katangian upang matiyak na ang produkto ay kayang tumagal sa mga kondisyon ng aktuwal na paggamit. Ang mga produkto ay pinapayagan lamang na ipasok sa merkado kung ang lahat ng proyektong pagsusuri ay nakatugon sa mga kinakailangan.

Ang pagsusuri sa pagiging tumpak ng sukat ay maaaring gumamit ng mga calipers, projector, at iba pang kasangkapan; para sa mataas na kahusayan na kinakailangan ng produkto, ginagamit din ang CMM; ang pagsusuri sa kalidad ng itsura ay pangunahing sinusuri kung mayroong mga bula, bitak, depresyon, o iba pang depekto sa ibabaw ng produkto, na karaniwang isinasagawa sa pamamagitan ng kombinasyon ng biswal na pagsusuri at pagsusuri gamit ang magnifying glass; ang pagsusuri sa mga katangiang mekanikal ay isinasagawa gamit ang tensile testing machine, impact testing machine, at iba pang propesyonal na kagamitan upang masubukan ang lakas, rigidity, toughness, at iba pang indikador ng produkto upang matiyak na natutugunan nito ang mga kinakailangan sa aktuwal na paggamit ng puwersa. Ang pagsusuri sa mekanikal na pagganap ay nangangailangan ng paggamit ng mga tensile testing machine at iba pang propesyonal na kagamitan upang subukan ang lakas, katigasan, kakayahang tumanggap ng impact, at iba pang indikador upang matiyak na ang produkto ay nakakatugon sa mga pangangailangan sa aktuwal na paggamit ng puwersa. Ang mga produkto ay pinapayagan lamang na ipasok sa merkado kung ang lahat ng proyektong pagsusuri ay nakumpleto at nakatugon sa mga pamantayan.