Uhlíkové vlákno je vláknitý materiál s obsahom uhlíka viac ako 95 %. Má vynikajúce mechanické, chemické, elektrické a ďalšie vynikajúce vlastnosti. Je to „kráľ nových materiálov“ a strategický materiál, ktorý chýba vo vojenskom a civilnom vývoji. Známy ako „čierne zlato“.
Výrobná linka z uhlíkových vlákien je nasledovná:
Ako sa vyrába tenké uhlíkové vlákno?
Technológia výroby uhlíkových vlákien sa doteraz vyvinula a dozrela. S neustálym vývojom kompozitných materiálov z uhlíkových vlákien sa teší čoraz väčšej obľube vo všetkých oblastiach života, najmä vďaka silnému rastu letectva, automobilov, železníc, veterných elektrární atď. a ich hnaciemu účinku na rozvoj priemyslu s uhlíkovými vláknami. Perspektívy sú ešte širšie.
Reťazec priemyslu uhlíkových vlákien možno rozdeliť na predchádzajúci a následný. Predchádzajúci sa zvyčajne vzťahuje na výrobu materiálov špecifických pre uhlíkové vlákna; následný sa zvyčajne vzťahuje na výrobu komponentov pre aplikácie z uhlíkových vlákien. Spoločnosti medzi predchádzajúcim a následným sa môžu považovať za dodávateľov zariadení v procese výroby uhlíkových vlákien. Ako je znázornené na obrázku:
Celý proces od surového hodvábu až po uhlíkové vlákno pred reťazcom uhlíkových vlákien musí prejsť procesmi, ako sú oxidačné pece, karbonizačné pece, grafitizačné pece, povrchová úprava a glejenie. Vláknitá štruktúra je tvorená prevažne uhlíkovými vláknami.
Predchádzajúci reťazec uhlíkových vlákien patrí do petrochemického priemyslu a akrylonitril sa získava hlavne rafináciou ropy, krakovaním, oxidáciou amoniaku atď.; polyakrylonitrilové prekurzorové vlákno, uhlíkové vlákno sa získava predoxidáciou a karbonizáciou prekurzorového vlákna a kompozitný materiál z uhlíkových vlákien sa získava spracovaním uhlíkových vlákien a vysoko kvalitnej živice na splnenie požiadaviek aplikácie.
Výrobný proces uhlíkových vlákien zahŕňa najmä ťahanie, ťahanie, stabilizáciu, karbonizáciu a grafitizáciu. Ako je znázornené na obrázku:
Kreslenie:Toto je prvý krok vo výrobnom procese uhlíkových vlákien. Hlavne sa pri ňom suroviny oddeľujú na vlákna, čo je fyzikálna zmena. Počas tohto procesu dochádza k prenosu hmoty a tepla medzi zvlákňovacou kvapalinou a koagulačnou kvapalinou a nakoniec k zrážaniu PAN. Vlákna tvoria gélovú štruktúru.
Návrh:vyžaduje teplotu 100 až 300 stupňov Celzia v spojení s naťahovacím efektom orientovaných vlákien. Je to tiež kľúčový krok k vysokému modulu, vysokému vystuženiu, zhutneniu a zjemneniu PAN vlákien.
Stabilita:Termoplastický lineárny makromolekulárny reťazec PAN sa zahrievaním a oxidáciou pri teplote 400 stupňov transformuje na neplastickú tepelne odolnú lichobežníkovú štruktúru, takže sa pri vysokej teplote netaví a nie je horľavý, pričom si zachováva tvar vlákna a termodynamika je v stabilnom stave.
Karbonizácia:Je potrebné vytlačiť neuhlíkové prvky v PAN pri teplote 1 000 až 2 000 stupňov a nakoniec vytvoriť uhlíkové vlákna s turbostratickou grafitovou štruktúrou s obsahom uhlíka viac ako 90 %.
Grafitizácia: Na premenu amorfných a turbostratických karbonizovaných materiálov na trojrozmerné grafitové štruktúry je potrebná teplota 2 000 až 3 000 stupňov, čo je hlavné technické opatrenie na zlepšenie modulu uhlíkových vlákien.
Podrobný proces výroby uhlíkových vlákien od surového hodvábu až po hotový výrobok spočíva v tom, že surový hodváb PAN sa vyrába predchádzajúcim procesom výroby surového hodvábu. Po predťahovaní mokrým teplom podávača drôtu sa postupne prenáša do predoxidačnej pece pomocou ťahacieho stroja. Po vypálení pri rôznych teplotných gradientoch v skupine predoxidačných pecí sa tvoria oxidované vlákna, teda predoxidované vlákna; predoxidované vlákna sa po prechode strednoteplotnými a vysokoteplotnými karbonizačnými pecami formujú do uhlíkových vlákien; uhlíkové vlákna sa potom podrobia konečnej povrchovej úprave, glejeniu, sušeniu a ďalším procesom, aby sa získali produkty z uhlíkových vlákien. Celý proces kontinuálneho podávania drôtu a presnej kontroly, malý problém v akomkoľvek procese ovplyvní stabilnú výrobu a kvalitu konečného produktu z uhlíkových vlákien. Výroba uhlíkových vlákien má dlhý procesný tok, mnoho technických kľúčových bodov a vysoké výrobné bariéry. Je to integrácia viacerých disciplín a technológií.
Vyššie uvedené je výroba uhlíkových vlákien, pozrime sa, ako sa uhlíková tkanina používa!
Spracovanie výrobkov z uhlíkových vlákien
1. Rezanie
Prepreg sa vyberá z chladiarenského skladu pri teplote mínus 18 stupňov. Po prebudení je prvým krokom presné rezanie materiálu podľa materiálovej schémy na automatickom rezacom stroji.
2. Dlažba
Druhým krokom je položenie prepregu na pokladací nástroj a položenie rôznych vrstiev podľa konštrukčných požiadaviek. Všetky procesy sa vykonávajú za použitia laserového polohovania.
3. Tvarovanie
Prostredníctvom automatizovaného manipulačného robota sa predlisok posiela do lisovacieho stroja na lisovanie pod tlakom.
4. Rezanie
Po tvarovaní sa obrobok odošle na pracovnú stanicu rezacieho robota, kde sa vykonáva štvrtý krok rezania a odhrotovania, aby sa zabezpečila rozmerová presnosť obrobku. Tento proces je možné prevádzkovať aj na CNC stroji.
5. Čistenie
Piatym krokom je čistenie suchým ľadom na čistiacej stanici, aby sa odstránil separačný prostriedok, čo je vhodné pre následný proces nanášania lepidla.
6. Lepidlo
Šiestym krokom je nanesenie štrukturálneho lepidla na stanici lepiacej robotiky. Presne sa nastaví poloha lepenia, rýchlosť lepidla a výstup lepidla. Časť spoja s kovovými časťami je nitovaná, čo sa vykonáva na nitovacej stanici.
7. Kontrola montáže
Po nanesení lepidla sa vnútorné a vonkajšie panely zmontujú. Po vytvrdnutí lepidla sa vykoná detekcia modrého svetla, aby sa zabezpečila rozmerová presnosť kľúčových dierok, bodov, čiar a povrchov.
Uhlíkové vlákno sa spracováva ťažšie
Uhlíkové vlákno má silnú pevnosť v ťahu uhlíkových materiálov a zároveň je mäkké a spracovateľné. Uhlíkové vlákno je nový materiál s vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami. Vezmime si ako príklad uhlíkové vlákno a našu bežnú oceľ, pevnosť uhlíkových vlákien je okolo 400 až 800 MPa, zatiaľ čo pevnosť bežnej ocele je 200 až 500 MPa. Pokiaľ ide o húževnatosť, uhlíkové vlákno a oceľ sú si v podstate podobné a nie je medzi nimi žiadny zjavný rozdiel.
Uhlíkové vlákno má vyššiu pevnosť a nižšiu hmotnosť, takže ho možno nazvať kráľom nových materiálov. Vďaka tejto výhode majú počas spracovania kompozitov vystužených uhlíkovými vláknami (CFRP) zložité vnútorné interakcie medzi matricou a vláknami, čo odlišuje ich fyzikálne vlastnosti od vlastností kovov. Hustota CFRP je oveľa menšia ako hustota kovov, zatiaľ čo pevnosť je väčšia ako u väčšiny kovov. V dôsledku nehomogenity CFRP dochádza počas spracovania často k vytrhávaniu vlákien alebo oddeľovaniu matricových vlákien; CFRP má vysokú tepelnú odolnosť a odolnosť voči opotrebovaniu, čo zvyšuje náročnosť spracovania na zariadenia. Vo výrobnom procese sa vytvára veľké množstvo rezného tepla, čo je vážnejšie pre opotrebovanie zariadení.
Zároveň s neustálym rozširovaním oblastí použitia sa požiadavky stávajú čoraz chúlostivejšími a požiadavky na použiteľnosť materiálov a požiadavky na kvalitu CFRP sú čoraz prísnejšie, čo tiež spôsobuje zvýšenie nákladov na spracovanie.
Spracovanie dosky z uhlíkových vlákien
Po vytvrdnutí a tvarovaní dosky z uhlíkových vlákien je potrebné dodatočné spracovanie, ako je rezanie a vŕtanie, kvôli presnosti alebo montáži. Za rovnakých podmienok, ako sú parametre procesu rezania a hĺbka rezu, bude mať výber nástrojov a vrtákov z rôznych materiálov, veľkostí a tvarov veľmi odlišné účinky. Zároveň faktory, ako je pevnosť, smer, čas a teplota nástrojov a vrtákov, ovplyvnia výsledky spracovania.
V procese dodatočného spracovania sa snažte vybrať ostrý nástroj s diamantovým povlakom a vrták z tvrdokovu. Odolnosť nástroja a samotného vrtáka voči opotrebovaniu určuje kvalitu spracovania a životnosť nástroja. Ak nástroj a vrták nie sú dostatočne ostré alebo sa používajú nesprávne, nielenže sa urýchli opotrebovanie, zvýšia sa náklady na spracovanie výrobku, ale tiež sa poškodí doska, čo ovplyvní tvar a veľkosť dosky a stabilitu rozmerov otvorov a drážok na doske. Spôsobí to vrstvené trhanie materiálu alebo dokonca zrútenie bloku, čo vedie k oškreniu celej dosky.
Pri vŕtanídosky z uhlíkových vlákienČím vyššia je rýchlosť, tým lepší je účinok. Pri výbere vrtákov je jedinečný dizajn hrotu vrtáka PCD8 s čelnou hranou vhodnejší pre dosky z uhlíkových vlákien, pretože dokáže lepšie preniknúť do dosiek z uhlíkových vlákien a znížiť riziko delaminácie.
Pri rezaní hrubých uhlíkových vlákien sa odporúča použiť obojstrannú kompresnú frézu s ľavostrannou a pravostrannou špirálovou konštrukciou. Táto ostrá rezná hrana má hornú aj dolnú špirálovú špičku na vyváženie axiálnej sily nástroja hore a dole počas rezania, aby sa zabezpečilo, že výsledná rezná sila smeruje na vnútornú stranu materiálu, čím sa dosiahnu stabilné podmienky rezania a potlačí sa výskyt delaminácie materiálu. Konštrukcia hornej a dolnej diamantovej hrany frézy „Pineapple Edge“ umožňuje efektívne rezať aj uhlíkové vláknité plechy. Jej hlboká drážka na triesky dokáže odvádzať veľa rezného tepla uvoľňovaním triesok počas procesu rezania, čím sa predíde poškodeniu vlastností uhlíkových vlákien.
01 Nepretržité dlhé vlákno
Vlastnosti produktu:Najbežnejšia forma produktu výrobcov uhlíkových vlákien, zväzok sa skladá z tisícov monofilov, ktoré sa delia do troch typov podľa metódy skrúcania: NT (Never Twisted, untwisted), UT (Untwisted, untwisted), TT alebo ST (Twisted, untwisted), z ktorých NT je najčastejšie používané uhlíkové vlákno.
Hlavná aplikácia:Používa sa hlavne na kompozitné materiály, ako sú CFRP, CFRTP alebo C/C kompozitné materiály, a oblasti použitia zahŕňajú letecké/kozmické zariadenia, športové potreby a súčiastky priemyselných zariadení.
02 Priadza zo strižových vlákien
Vlastnosti produktu:krátka priadza pre krátke priadze, priadze spriadané z krátkych uhlíkových vlákien, ako sú napríklad univerzálne uhlíkové vlákna na báze smoly, sú zvyčajne produkty vo forme krátkych vlákien.
Hlavné použitie:tepelnoizolačné materiály, antifrikčné materiály, kompozitné diely z uhlíkových vlákien atď.
03 Uhlíková tkanina
Vlastnosti produktu:Je vyrobený z kontinuálneho uhlíkového vlákna alebo z uhlíkových vlákien spriadaných priadzí. Podľa spôsobu tkania možno uhlíkové vláknité tkaniny rozdeliť na tkané tkaniny, pletené tkaniny a netkané textílie. V súčasnosti sú uhlíkové vláknité tkaniny zvyčajne tkané textílie.
Hlavná aplikácia:Rovnako ako kontinuálne uhlíkové vlákno, používané hlavne v kompozitných materiáloch, ako sú CFRP, CFRTP alebo C/C kompozitné materiály, a oblasti použitia zahŕňajú lietadlá/letecké zariadenia, športové potreby a súčiastky priemyselných zariadení.
04 Pletený remeň z uhlíkových vlákien
Vlastnosti produktu:Patrí k druhu tkaniny z uhlíkových vlákien, ktorá je tiež tkaná z kontinuálnej uhlíkovej vlákniny alebo priadze z uhlíkových vlákien.
Hlavné použitie:Používa sa hlavne na výstužné materiály na báze živice, najmä na výrobu a spracovanie rúrkových výrobkov.
05 Sekané uhlíkové vlákno
Vlastnosti produktu:Na rozdiel od konceptu priadze z uhlíkových vlákien sa zvyčajne vyrába z kontinuálnych uhlíkových vlákien prostredníctvom sekaného spracovania a sekaná dĺžka vlákna sa môže rezať podľa potrieb zákazníka.
Hlavné použitie:Zvyčajne sa používa ako zmes plastov, živíc, cementu atď. Primiešaním do matrice sa dajú zlepšiť mechanické vlastnosti, odolnosť proti opotrebovaniu, elektrická vodivosť a tepelná odolnosť; v posledných rokoch sú výstužné vlákna v 3D tlačených kompozitoch z uhlíkových vlákien väčšinou sekané uhlíkové vlákna.
06 Brúsenie uhlíkových vlákien
Vlastnosti produktu:Keďže uhlíkové vlákno je krehký materiál, po mletí, teda rozomletí uhlíkových vlákien, sa môže pripraviť na práškový materiál z uhlíkových vlákien.
Hlavná aplikácia:podobné sekaným uhlíkovým vláknam, ale zriedkavo používané v cementovej výstuži; zvyčajne sa používa ako zmes plastov, živice, gumy atď. na zlepšenie mechanických vlastností, odolnosti proti opotrebovaniu, elektrickej vodivosti a tepelnej odolnosti matrice.
07 Rohož z uhlíkových vlákien
Vlastnosti produktu:Hlavnou formou je plsť alebo rohož. Najprv sa krátke vlákna vrstvia mechanickým mykaním a inými metódami a potom sa pripravujú ihlovo dierovaním; tiež známa ako netkaná textília z uhlíkových vlákien, patrí medzi druh tkanej textílie z uhlíkových vlákien.Hlavné použitie:tepelnoizolačné materiály, tvarované substráty z tepelnoizolačných materiálov, tepelne odolné ochranné vrstvy a substráty z vrstiev odolných voči korózii atď.
08 Papier z uhlíkových vlákien
Vlastnosti produktu:Vyrába sa z uhlíkových vlákien suchým alebo mokrým procesom výroby papiera.
Hlavné použitie:antistatické platne, elektródy, reproduktorové membrány a vykurovacie platne; horúce aplikácie v posledných rokoch sú nové materiály katód pre batérie energetických vozidiel atď.
09 Predimpregnovaný uhlíkový vlákno
Vlastnosti produktu:polovytvrdený medziľahlý materiál vyrobený z termosetovej živice impregnovanej uhlíkovými vláknami, ktorý má vynikajúce mechanické vlastnosti a je široko používaný; šírka prepregu z uhlíkových vlákien závisí od veľkosti spracovateľského zariadenia a bežné špecifikácie zahŕňajú šírku prepregu 300 mm, 600 mm a 1000 mm.
Hlavná aplikácia:lietadlá/letecké a kozmické vybavenie, športový tovar a priemyselné zariadenia atď.
010 kompozitný materiál z uhlíkových vlákien
Vlastnosti produktu:Vstrekovací materiál vyrobený z termoplastickej alebo termosetovej živice zmiešanej s uhlíkovými vláknami, do zmesi sa pridávajú rôzne prísady a nasekané vlákna a potom sa podrobuje procesu zmiešavania.
Hlavná aplikácia:Vďaka vynikajúcej elektrickej vodivosti, vysokej tuhosti a nízkej hmotnosti sa tento materiál používa hlavne v krytoch zariadení a iných produktoch.
Vyrábame ajpriamy roving zo sklenených vlákien,rohože zo sklenených vlákien, sklolaminátová sieťovina, atkaný roving zo sklenených vlákien.
Kontaktujte nás:
Telefónne číslo: +8615823184699
Telefónne číslo: +8602367853804
Email:marketing@frp-cqdj.com
Čas uverejnenia: 1. júna 2022
