Uglerod tolali mahsulotlarning tug'ilishini oshkor etish — uglerodli plastinasi, uglerod quvurlari, shakllangan qismlar qanday tayyorlanadi

Karbon chorak mahsulotlar , yengil va yuqori chidamlilikning ajoyib xususiyatlari bilan ko'plab stsenariylarda, masalan, aviatsiya sohasida samolyot qismlarida, avtomobillarda karoseriya tuzilmalarida va sportda yuqori darajadagi uskunalarda keng qo'llaniladi. Qanday qilib ular oddiy materiallardan amaliy mahsulotlarga aylanadi? Quyidagilar karbon plyonkalari, karbon quvurlari va karbon tolasi shaklidagi qismlarni ishlab chiqarishning asosiy nuqtalari bilan batafsil tanishtiradi.

Xomashyo tayyorlash

Asosiy xomashyo uglerodniy volokno mahsulotlari uglerod tolasi ipi va matritsa materiallarini o'z ichiga oladi. Uglerod tolali filamanter poliakrilonitril kabi organik tolalardan tayyorlanadi va yuqori haroratlarda karbonizatsiyadan o'tkaziladi. Ular bir necha mikron diametrga ega bo'lib, soch simidan ancha ingichka, lekin oddiy po'latga qaraganda ancha mustahkam. Bu uglerod tolali filamanter odatda keyingi shakllantirish operatsiyalarini osonlashtirish uchun uglerod tolali gazlama yoki uglerod tolali ipga aylantiriladi.

Matritsa materiali asosan epoksi rezina va boshqa polimer materiallardan iborat bo'lib, u uglerod tolali filamentalarni bir-biriga biriktirish bilan birga, kuchlanishni uzatish hamda namlik, korroziyaga olib keluvchi moddalar va boshqa tashqi ta'sirlardan ularga himoya berish orqali muhim rol o'ynaydi. Ishlab chiqarishdan oldin turli mahsulotlarning ishlash talablari asosida mos tola va matritsa materiallari tanlanadi hamda sifat standartlariga javob berishini ta'minlash maqsadida qat'iy sifat sinovlaridan o'tkaziladi.

Karbon varaq (qatlama shakllantirish)

Karbon plastinkalar asosan laminat shakllantirish usuli bilan tayyorlanadi, bu skiyalar, badminton raketa ramkalari kabi mahsulotlar uchun ko'pincha qo'llaniladi.

Avvalo, dizayn talablariga qarab kesish amalga oshiriladi uglerod tolasi prepreg , prepreg — uglerod tolali to'qimaga asosiy material bilan oldindan impregnatatsiya qilingan holda, keyingi mahsulotlarning o'lchov aniqligini ta'minlash uchun kesish xatosi 0,1 mm ichida nazorat qilinishi kerak.

Kesilgan prepreglar so'ngra ma'lum bir yo'nalishda va ketma-ketlikda qatlama-qatlam qilinadi. Bir yo'nalishli qo'yish uglerod plastinkaga bitta yo'nalishda yuqori mustahkamlik beradi va bir yo'nalishdagi kuchlarga chidash talab etiladigan konstruksion qismlar uchun mos keladi, shu paytda kesishma ko'p yo'nalishda yaxshi ishlashini ta'minlaydi va murakkab kuch sharoitlari bo'lgan qismlar uchun mos keladi.

So'ng, qatlama-qatlam qilingan prepreglar shablonlarga joylashtiriladi va 5-10 MPa bosim qo'llaniladi, natijada prepreglar shablonlarning shakliga zich mos keladi, so'ngra shablonlar issiq press-tanklarga yoki pechlarga qo'yilib, 120–180°C haroratda 2–4 soat davomida isitiladi va qattiq sifatga keltiriladi.

Qattiq bo'lish jarayoni tugagach, uglerod plastinkasi o'limga olinadi va foydalanish standartlariga javob berishi uchun shlyapka yoki kesish kabi keyingi ishlash amalga oshiriladi.

Uglerod quvurlar (o'ram va o'lchash)

Uglerod quvurlar asosan dron ramkalari va golf tayaklari kabi mahsulotlar uchun qo'llaniladigan o'ram va o'lchash usuli bilan yasaladi.

O'ram mashinasining o'ram parametrlari uglerod quvurning o'lchami va ishlash talablari asosida mo'ljallanadi, bu yerda o'ram burchagi muhim parametrlardan biridir. Agar o'ram burchagi $\pm 45$ gradusga teng bo'lsa, uglerod quvurning burilishga qarshilik qobiliyati yaxshi bo'ladi; agar o'ram burchagi 0 gradusga teng bo'lsa, uglerod quvurning o'qiyali mustahkamligi yuqori bo'ladi.

Uglerod tolasi ipi impregnatatsiya qurilmasi orqali asosiy material bilan to'liq singdiriladi, singdirilgan ip tayyorlangandan so'ng, 5-15 Nm taranglikda o'qqa o'raladi va o'rash jarayonida taranglik tekis saqlanishi kerak, shunda uglerod trubaning sifati barqaror bo'ladi.

O'rash tugagach, uglerod trubasi o'qi bilan birga qattiqlovchi pechga joylashtiriladi va 100-150°C haroratda 1-3 soat davomida qattirlantiriladi.

Qattirlash tugagach, o'q olib tashlanadi. O'qni olib tashlash usuli uning materiali va shakliga bog'liq, ba'zilari bevosita tortib chiqariladi, ba'zilari esa eritilishi va olib tashlanishi kerak, oxirida uglerod trubasi kesib yaxshilatiladi, natijada o'lchamdagi xatolik 0,05 mm ichida nazorat qilinadi.

Shaklli qismlar (formalash)

Mashina qismlari, tibbiyot uskunalarining qismlari kabi murakkab shakldagi uglerod tolali qismlar uchun ko'pincha shablon orqali formalash jarayoni qo'llaniladi.

Avvalo, shakllangan qismlarning shakliga qarab yuqori aniqlikdagi o'ralarni loyihalash va ishlab chiqish kerak, o'tkazgich sirtining noto'g'riligi Ra0.8 dan past bo'lishi kerak, chunki o'tkazgichning aniqligi bevosita shakllangan qismlarning o'lchami va shakl aniqiligiga ta'sir qiladi.

Karbon tolali mato yoki karbon tolali devorlikni o'tkazgich shakliga mos keladigan hajmga kesib, sirtiga matritsa moddasini tekis qilib surtib, qalinligi bir xil bo'lishini ta'minlang, so'ngra o'tkazgichga joylashtiring va keyin press orqali 10-20 MPa bosim qo'llang, natijada karbon tolali material to'liq o'tkazgich o'yig'iga mahkam yopishib qolsin.

O'tkazgichni isitish qurilmaga joylashtiring, 130-170℃ haroratda 3-6 soat davomida isitib qattirlang; qattirlanish jarayonida harorat va bosim qat'iy nazorat qilinishi kerak, shakllangan qismlarda pufaklar, treshinkalar kabi nuqsonlardan saqlanish uchun.

Tasvirlash tugagandan so'ng, shakllangan qismlar o'lchamlardan chiqariladi va foydalanish talablariga javob berishi uchun yirtiq chetlarni olib tashlash va sirtlarni taxtalanish orqali ishlov beriladi.

Yangi texnologiya

1.3D chop etish

Bu texnologiya karbon tolali mahsulotlarning murakkab shakllarini bevosita ishlab chiqarish imkonini beradi, mahsulot ishlab chiqarish siklini keskin kamaytiradi, shuningdek, shaxsiylashtirilgan moslashtirishni amalga oshiradi. Biroq, hozirgi paytda karbon tola bilan 3D chop etish usulida ishlangan mahsulotlar mexanik xususiyatlari jihatidan an'anaviy usulda ishlangan mahsulotlarga nisbatan hali ham aniq farqqa ega, shu bilan birga, ularning narxi nisbatan yuqori, bu jihatlarni yanada takomillashtirish kerak.

2. RTM texnologiyasi

Ya'ni, smolyani o'tkazish shakllantirish texnologiyasi — uglerod tolali mustahkamlash materialini o'lchovga joylashtirish, so'ngra o'lchovga smolyani kiritish orqali smolani mustahkamlagich materialiga singdirish va qattiq sifatga keltirish jarayonidir. Ushbu texnologiya yuqori shakllantirish samaradorligi, barqaror mahsulot sifati, past darajadagi atrof-muhit ifloslanishi kabi afzalliklarga ega. Murakkab shakldagi uglerodli tolali mahsulotlarni jadallik bilan ishlab chiqarish uchun juda mos keladi.

Sifatni sinovdan o'tkazish: har bir mahsulot sifatini ta'minlash

Uglerodli tolali mahsulotlar tayyorlangandan so'ng, ular bozorga chiqishdan oldin qat'iy sifat sinovlaridan o'tkazilishi kerak. Sinovlar asosan o'lcham aniqligi, tashqi ko'rinish sifati hamda mexanik xususiyatlarni o'z ichiga oladi.

O'lchov aniqligini tekshirishda shkalali palmetka, loyihalashtiruvchi va boshqa vositalardan foydalanish mumkin, mahsulotning yuqori aniqlik talablari uchun CMM ham ishlatiladi; tashqi sifatni tekshirish asosan mahsulot yuzida pufaklar, troshinlar, botiqlar kabi nuqsonlar bor-yo'g'ini tekshirishdan iborat bo'lib, odatda ko'z bilan tekshirish va lupadan foydalanish usullari birgalikda qo'llaniladi; mexanik xossalarni sinovdan o'tkazish uchun cho'zilish mashinasi, ta'sir sinov mashinasi kabi maxsus jihozlardan foydalanish kerak, mahsulotning mustahkamligi, qattikligi, moslashtiruvchanligi kabi ko'rsatkichlarni sinab, mahsulotning haqiqiy foydalanish sharoitidagi yuklamalarga javob berishini ta'minlash kerak. Mexanik xossalarni sinovdan o'tkazish uchun cho'zilish mashinalari kabi maxsus jihozlar orqali mahsulotning mustahkamligi, qattikligi, moslashtiruvchanligi kabi ko'rsatkichlarni sinab, mahsulotning haqiqiy foydalanish sharoitidagi yuklamalarga javob berishini ta'minlash zarur. Faqat barcha sinov loyihalari muvaffaqiyatli o'tkazilgandan keyingina mahsulotlarga bozorga chiqishga ruxsat beriladi.

O'lchov aniqligini tekshirishda shkalali pal'tuzka, proyektorlar va boshqa vositalardan foydalanish mumkin, mahsulotning yuqori aniqlik talablari uchun CMM ham ishlatiladi; tashqi ko'rinish sifatini tekshirish asosan mahsulot yuzida pufaklar, troshinlar, botiqlar kabi nuqsonlarning borligini tekshirishdan iborat bo'lib, odatda vizual tekshiruv va lupadan foydalanish usullari birgalikda qo'llaniladi; mexanik xossalarni sinovdan o'tkazish uchun cho'zilish mashinasi, ta'sir sinov mashinasi kabi maxsus uskunalardan foydalanish kerak, mahsulotning mustahkamligi, qattikligi, mosilligi va boshqa ko'rsatkichlarni sinab, mahsulotning haqiqiy foydalanish sharoitidagi yuklamalarga javob berishini ta'minlash zarur. Mexanik xossalarni sinovdan o'tkazish uchun cho'zilish mashinalari kabi maxsus uskunalar orqali mahsulotning mustahkamligi, qattikligi, mosilligi va boshqa ko'rsatkichlarni sinash orqali mahsulotning haqiqiy foydalanish sharoitidagi yuklamalarga javob berishini ta'minlash zarur. Faqat barcha sinov loyihalari bo'yicha sertifikatlangan mahsulotlarga bozorga chiqishga ruxsat etiladi.