kõik kategooriad

Sa oled siin: Avaleht>Uudised

Meedia

Mis on Carbon Fiber-Ultimate Guide

Vaadatud:53 Autor: Iris Avaldamise aeg: 2024-05-24 Päritolu:

 Mis on süsinikkiud ja süsinikkiudtooted – ülim juhend

1.History of Carbon Fiber

Süsinikkiu valmistas esmakordselt Joseph Wilson Swan 1860. aastal varajaste hõõglampide jaoks. Strateegiliste materjalide kõrge temperatuuri ja korrosioonikindluse probleemi lahendamiseks hakati 1950. aastatel ülemaailmne tõuge süsinikkiudu uuesti arendama ja tootma. 1959. aastal leiutas Jaapan PAN-põhise süsinikkiu süsinikusisaldusega 95%. See parandas selle tõmbetugevust ja elastsust, mille tulemusel hakati seda kasutama tipptasemel valdkondades, nagu lennundus. Alates 21. sajandist, kui süsinikkiudtehnoloogia on arenenud, on tootmisvõimsus suurenenud ja kulud langenud. See on võimaldanud süsinikkiudu kasutada tsiviilpiirkondades, nagu tuuleenergia, surveanumad, meditsiiniseadmed ja sporditarbed.


2.What Is Carbon Fiber?

Süsinikkiud on ülitugev ja kõrge mooduliga kiud, mille süsinikusisaldus on üle 95% ja läbimõõt on 5-8 mikronit. See on valmistatud kõrgel temperatuuril karboniseerimise protsessis. Kuigi sellel on terasest paremad mehaanilised ja korrosioonikindluse omadused, piirab selle kõrge tootmiskulu selle kasutamist tsiviilvaldkondades peamiselt kõrgekvaliteediliste toodetega. Tavaliselt kasutatakse seda vaigupõhiste komposiitide tugevdusmaterjalina, mis sobib rakendusteks, mis nõuavad suurt tugevust, suurt moodulit, väikest kaalu, väsimuskindlust, korrosioonikindlust ja röntgenikiirguse läbipaistvust.


3.Types Of Carbon Fibers

Süsinikkiudu on mitut tüüpi, millest igaühel on erinevad omadused ja vorm, mis põhjustab olulisi hinnaerinevusi. Erinevatel rakendustel on süsinikkiule erinevad nõuded. Süsinikkiu klassifikatsiooni mõistmine aitab teil valida õige materjali, mis vastab teie konkreetsetele vajadustele. Peamised klassifitseerimismeetodid on järgmised:

3.1 Eelkäijakiudmaterjalide põhjal:

Süsinikkiu saab eelkäijamaterjalide ja tootmisprotsesside alusel klassifitseerida PAN-põhiseks süsinikkiuks, rayonipõhiseks süsinikkiuks, pigipõhiseks süsinikkiuks ja aurustatud süsinikkiuks. Nende hulgas on kõige laialdasemalt kasutatav PAN-põhine süsinikkiud, mis moodustab üle 90% ülemaailmsest toodangust. PAN-põhise süsinikkiu tootmisprotsess hõlmab ketramist, oksüdatiivset eeltöötlust, karboniseerimist, grafitimist ja pinnatöötlust. See meetod pakub kõrget karboniseerumiskiirust ja suurepärast jõudlust.

3.2 Põhineb filamentide arvul

Süsinikkiude saab klassifitseerida ka kimbus olevate filamentide arvu järgi:

Väike taks – süsinikkiud filamentide arvuga ≤24K (1K = 1000 üksikut filamenti). See jaguneb peamiselt 1K, 3K, 6K, 12K ja 24K kategooriasse. Väikesed pukseeritavad süsinikkiud leiavad rakendust sõjaväes (lennukid, raketid, satelliidid) ning spordi- ja meelelahutuskaupades (kalapüügivahendid, golfipead, sulgpallireketid). Neid iseloomustavad kõrged tootmiskulud, madal toodang ja kõrged hinnad. Turul laialdaselt kasutatavad süsinikkiust tooted koosnevad tavaliselt 3K (pinna välimus) + 12K (UD konstruktsioonikomponendid). Kõige sagedamini kasutatakse marke T300 ja T700.

Suur taks – süsinikkiud filamentide arvuga ≥48K (1K = 1000 üksikut filamenti). See on peamiselt saadaval 48K, 60K ja 80K variantides. Suuri süsinikkiude kasutatakse peamiselt sellistes tööstussektorites nagu tekstiil, farmaatsia, transport, tsiviilehitus ja energeetika. Praegu on kõige laialdasemalt kasutusel tuuleturbiini labad.

3.3 Tüübid mehaaniliste omaduste järgi

UHM-ülikõrge elastsusmoodul

HM-kõrge elastsusmoodul

IM-intermediate elastsusmoodul

HT-standardne elastsusmoodul

LM-madal elastsusmoodul


4.What Does Carbon Fiber Look Like?

Süsinikkiust kudumine ja mustrid:


5.How To Make Carbon Fiber Parts?

Süsinikkiust toodete kuju- ja tugevusnõuded määravad kihistamise meetodi, süsinikkiu tootmisprotsessi ja kasutatavad seadmed. Tehnikud peavad tagama toote kvaliteedi, valides samal ajal kõige kuluefektiivsema süsinikkiu tootmisprotsessi.

5.1 Süsinikkiust torud: 

Süsinikkiust torusid saab tavaliselt tootmisprotsesside ja kujunõuete alusel klassifitseerida pultrusiooni-, rull-mähkimis-, hõõgniidi mähkimis- ja vormimisprotsessideks.

5.2 Süsinikkiust lehed:

Süsinikkiust lehtede tootmisprotsess hõlmab eeltöödeldud materjalide lõikamist, ladumist ning kõvastamist ja vormimist, kasutades vormimispressi või autoklaavimasinat.

5.3 Kohandatud süsinikkiust osad

Süsinikkiust osade tootmiseks on palju tootmistehnikaid, millest igaühel on oma eelised ja puudused. Tootmistehnika valik sõltub detaili keerukusest, tugevusnõuetest, välimusnõuetest ja eeldatavast tootmiskogusest. Siin tutvustame vaid mõnda sagedamini kasutatavat tootmistehnikat.


5.3.1 Käsitsi paigutamine ja vaakumkottidesse pakkimine

Käsitsi ladumise protsess viitab meetodile, mille käigus asetatakse käsitsi kiudtugevdatud materjalid ja vaik vormile, kuivatatakse toatemperatuuril (või kuumutamisel) ja vormitakse lahti, et moodustada toode ilma rõhuta (või madala rõhu all). See on kõige varasem ja lihtsam meetod.

Plussid:

Puudused:


5.3.2 Vaakum-assisted Resin Transfer Molding (VARTM) 

Vaakumkoti vormimine tähendab eelimmutatud osade asetamist vaakumkotti, kasutades vaakumimumist, et luua alarõhukeskkond. See kleebib süsinikkiust komposiitmaterjali tihedalt vormi külge ja kõveneb seejärel toatemperatuuril või ahjus.

Plussid:

Puudused:

5.3.3 Vormipressimise meetod

Survevormimisel on kõvenemistemperatuur külmpressimisel 40-50°C, kuumpressimisel aga 100-170°C. Vormimistsükkel on tavaliselt 5–60 minutit partii kohta, vormimisrõhk on vahemikus 10–40 MPa. Tavaliselt kasutatakse terasvorme, kuigi klaaskiudu saab kasutada külmvormide jaoks. Toote mõõtmed on piiratud vormi suuruse ja pressi tonnaažiga. Vaja on selliseid seadmeid nagu hüdraulilised pressid, kuumutatud vormid ja jahutusvormid. See meetod sobib keskmise partii tootmiseks vahemikus 100-20000T, pakkudes süsinikkiust osade jaoks kõrget kulutasuvust.

Plussid:

Puudused:

Meie ettevõttel on aastatepikkune kogemus süsinikkiust osade väljatöötamisel ja valmistamisel. Meil on projekteerimis- ja arendusteenuste pakkumisele pühendunud insenerimeeskond, mille peamisteks tehnikateks on survevalu ja vaakumkottide vormimine.


6.Carbon Fiber Properties


Tänu oma kergele kaalule, suurele tugevusele, väsimuskindlusele, korrosioonikindlusele, juhtivusele, magnetismile, bioloogilisele ühilduvusele ja röntgenikiirguse varjestusomadustele saab süsinikkiust komposiiti laialdaselt kasutada sellistes tööstusharudes nagu kosmose-, meditsiini- ja spordivarustus. Süsinikkiu tihedus on 1.6–1.8 g/cm3, vähem kui üks neljandik terasest, tugevus on viis korda suurem terasest. 


Süsinikkiust toodete toimivust piirab aga peamiselt kasutatav vaik. Süsinikkiud talub temperatuuri kuni 2000 kraadi Celsiuse järgi, seega määrab vaigu temperatuuritaluvus süsinikkiust toodete ülemise temperatuuripiiri.

6.1 Süsinikkiu tugevus

Süsinikkiust materjali omadused on silmapaistvad. Süsinikkiu tõmbetugevus on üle 3500 MPa, mis on 7–9 korda suurem kui terasel, ja noorte süsinikkiu moodul jääb vahemikku 23000 43000–2000 3 MPa. Seetõttu võib süsinikkiu eritugevus ehk tugevuse ja tiheduse suhe ulatuda üle 59 MPa/(g/cm3), terase puhul aga 1 MPa/(g/cm3). Ja süsinikkiu survetugevus on XNUMX-XNUMXGpa.


6.2 Kas süsinikkiud on juhtivad?

Süsinikkiul on suurepärane elektrijuhtivus, mille eritakistus on umbes 10^-5 Ω·m ja juhtivus üle 1000 S/m. Süsinikkiu elektrijuhtivus sõltub peamiselt kiu struktuurist ning juhtivate täiteainete tüübist ja kogusest, mis võib olla kümneid kuni sadu kordi parem kui enamikul tavalistel metallidel. Seetõttu kasutatakse süsinikkiudu laialdaselt elektroonika-, side-, juhtivate materjalide, meditsiinilise pildistamise ja ravi, akude ja superkondensaatorite tootmises.

6.3 Süsinikkiu soojusjuhtivus

Süsinikkiu soojusjuhtivus jääb üldiselt vahemikku 0.6–6.0 W/mK. Soojusjuhtivuse erinevus tuleneb peamiselt komposiitvaigu omadustest, paigaldusmeetodist ja kiu mahusisaldusest. Süsinikkiul on hõõgniitide suunas hea soojusjuhtivus, mida kasutatakse peamiselt elektroonilistes ja elektrilistes soojuseraldusmaterjalides, et lahendada suure tihedusega integreeritud elektroonikakomponentide, LED-ide jms soojuse hajumisega seotud probleeme.

6.4 Süsinikkiu soojuspaisumine

Soojuspaisumise koefitsient viitab tahke aine mõõtmete, nagu pikkus, laius, paksus või ava kuumutamisel, muutumisele. Ümbritseva õhu temperatuuril 20–70 °C on T300 süsinikkiu soojuspaisumistegur –0.74×10^6/K ja M40 süsinikkiu puhul –1.23×10^6/K. Toote suuremad mõõtmed toovad kaasa suurema deformatsiooni vormimise ajal termilise vabanemise tõttu.

6.5 Korrosioonikindel ja keemiliselt stabiilne

Süsinikkiud moodustab kõrgel temperatuuril stabiilse grafiidikristallstruktuuri, tagades suurepärase korrosioonikindluse. Lisaks on süsinikkiust komposiitide vaigumaatriks inertne, pakkudes täiendavat keemilist stabiilsust. Seetõttu saab süsinikkiust komposiite kasutada erinevates karmides keskkondades, näiteks merevees või keemiliste ainetega keskkonnas.


7. Carbon Fiber Application

Süsinikkiudu kasutatakse asüsinikkiuga tugevdatud plastikmattmaterjal, mis on tuntud oma kerge, suure tugevuse, korrosioonikindluse ja madala soojuspaisumisteguri poolest. Tootmisvõimsuse suurenemise ja tootmiskulude vähenemise tõttu muutuvad selle rakendused laiemaks.

7.1 Lennundustööstus:

Süsinikkiudu kasutati esmakordselt kosmosetööstuses. Võrreldes metallmaterjalidega vähendab see oluliselt komponentide kaalu, suurendab kasulikku koormust ja kütusesäästlikkust ning parandab kosmosesõidukite mehaanilist jõudlust ja vastupidavust.

7.2 Autotööstus:

Autotööstuses kasutatakse süsinikkiudu sellistes komponentides nagu kerepaneelid, raamid, istmed ning sise-/välisviimistlus. See suurendab sõiduki jõudlust ja mugavust, vähendab sõiduki kaalu, parandab kütusesäästlikkust ning soodustab energiasäästu ja keskkonnakaitset.

7.3 Energiasektor:

Energeetikasektoris kasutatakse süsinikkiudu peamiselt tuuleturbiini labades. Kasutades ära selle eeliseid, et see on kerge ja väsimuskindel, parandab see tuuleenergia tootmise tõhusust ja stabiilsust, vähendades samal ajal hoolduskulusid.


8.What Is Carbon Fiber Quality?

Süsinikkiust ja vaigu kombineerides saate süsinikkiust komposiitosi. Süsinikkiust osade kvaliteet sõltub süsinikkiust materjalidest, konstruktsioonikujundusest ja pinnatöötlusest.

8.1 Materjalide valik

Toimivus: süsinikkiust lõnga ja vaigu valik on mehaaniliste omaduste jaoks ülioluline.

Välimus: Täiusliku viimistluse tagamiseks on oluline valida ühtlase värvusega prepreg-materjalid, millel pole värvimuutusi ning puhas tekstuur.

8.2 Tugevus

Toote väljatöötamise etapis valitakse tugevusnõuetele vastamiseks sobiv süsinikkiust puksiiri tugevus, lamineerimise disain ja konstruktsioonikujundus. Siiski tuleb vorme ja prototüüpe toota ja katsetada koos seadmete ja tegeliku kokkupanekuga, et kontrollida, kas proovid vastavad kasutusnõuetele.

8.3 Välimus

Kvalifitseeritud süsinikkiust osadel peab olema sile ja tasane pind, millel pole konarusi, mõlke, kriimustusi ega pragusid.

Välisosad vajavad tavaliselt matti või läikivat värvi, mis nõuab oskuslikku käsitsi lihvimist ja värvimist. Kõik värvide värvide erinevused on vastuvõetamatud; kui on vaja remonti, tuleb kogu osa lihvida ja värvierinevuste vältimiseks üle värvida.

Süsinikkiu paisumisomaduste tõttu on järeltöötluseks vajalik CNC-töötlus. Valmistootel ei tohiks olla pragusid, lõikeid, jäsemeid ega deformatsioone.

Järeldus:

Süsinikkiudtehnoloogia edenemise ja suurenenud tootmisvõimsusega muutub süsinikkiud üha populaarsemaks. Rohkem tööstuslikke komponente ja igapäevaseid tooteid sisaldavad süsinikkiust komposiite. Meie ettevõttel on aastatepikkune kogemus uurimis-, arendus- ja tootmistegevuses. Kui teil on vajadus kohandatud süsinikkiust toodete järele, jätke meile sõnum või saatke päring. Meil on hea meel pakkuda oma ettepanekuid ja ettepanekuid.



Süsinikkiud 101:

  1. Millest on valmistatud süsinikkiud?

-Süsinikkiud on valmistatud orgaanilistest polümeeriühenditest ja üle 90% toodangust on valmistatud polüakrüülnitriilist (PAN).

  1. Mis on süsinikkiust riie?

- Tuntud ka kui süsinikkiust kangas, valmistatakse masinatega, mis kuduvad süsinikkiust taku mitmesugusteks mustriteks, muutes selle elegantsemaks ja mugavamaks. See suurendab konstruktsiooni tugevust vastavalt rakendusele ja on tavaliselt valmistatud tavalisest, toimsest, spetsiifilise mustriga satiinkangast ja ühesuunalisest kangast.

  1. Mis on süsinikkiust mähis?

- Süsinikkiust ümbris ja vinüül on teatud tüüpi süsinikkiust kleebised, mis jäljendavad süsinikkiu mustrit. Need näevad välja sarnased süsinikkiust mustriga, kuid neil puudub kolmemõõtmeline tunne. Jõudluse ja struktuuri poolest on need päris süsinikkiust kaugel. Nende hind on lihtsalt tavaliste kleebiste oma, palju madalam kui päris.


Kuumad kategooriad

Jäta sõnum
Online-vestlus

Tere, jätke oma nimi ja e-posti aadress enne võrgus vestlemist siia, et me ei jätaks teie sõnumit vahele ja võtaks teiega sujuvalt ühendust.