как производится углеродное волокно | Supreem Carbon Expert Guide

Понимание производства и закупок углеродного волокна для отрасли деталей из углеродного волокна

Углеродное волокнопроизвел революцию во многих отраслях промышленности, от аэрокосмической и автомобильной до спортивного оборудования и строительства, благодаря своему исключительному соотношению прочности к весу, высокой жесткости и химической стойкости. Это руководство предоставляет необходимые знания для профессионалов вдетали из углеродного волокнапромышленность стремится закупитьматериалы из углеродного волокнаэффективно.

На основе недавних поисковых запросов в Интернете, касающихся производства углеродного волокна, наиболее распространенные вопросы пользователей и области интересов включают в себя:

1. Каковы различные методы производства углеродного волокна?

Наиболее распространенным методом является процесс полиакрилонитрила (ПАН). Он включает растяжение волокон ПАН, а затем их поэтапный нагрев до очень высоких температур в бескислородной среде. Этот процесс карбонизирует волокно, оставляя в основном атомы углерода крепко связанными друг с другом. Другие методы включают процессы на основе пека и вискозы, каждый из которых имеет различные затраты и свойства получаемого волокна.

• На основе ПАН: обеспечивает наилучшее соотношение прочности и стоимости, что делает его наиболее широко используемым.
• На основе пека: производит волокна с чрезвычайно высокой жесткостью, подходящие для специализированных применений.
• На основе вискозы: старый метод, который сейчас менее распространен из-за низкой производительности и высокой стоимости.

2. Какие основные свойства следует учитывать при выборе углеродного волокна?

При выборе углеродного волокна для конкретных применений решающее значение имеют несколько свойств. К ним относятся:

• Прочность на разрыв: величина силы, которую может выдержать волокно до разрыва. Измеряется в МПа (мегапаскалях) или KSI (килофунтах на квадратный дюйм).
• Модуль упругости при растяжении (жесткость): Мера сопротивления волокна деформации под напряжением. Измеряется в ГПа (гигапаскалях) или MSI (миллионах фунтов на квадратный дюйм).
• Плотность: масса на единицу объема. Углеродное волокно ценится за свою низкую плотность (обычно около 1,75-1,85 г/см³).
• Удлинение: величина, на которую может растянуться волокно до разрыва, выраженная в процентах.
• Диаметр волокна: Обычно измеряется в микрометрах (мкм). Влияет на площадь поверхности и сцепление со смолой.

Различные сорта углеродного волокна предлагают различные характеристики в этих категориях. Например, высокопрочные углеродные волокна отдают приоритет прочности на разрыв, в то время как высокомодульные волокна фокусируются на жесткости.

3. Каковы различные типы переплетений углеродных волокон и их применение?

Углеродное волокно часто вплетают в ткани для производства композитных материалов. Распространенные образцы плетения включают:

• Полотняное переплетение: простой узор переплетения, который обеспечивает хорошую устойчивость и относительно недорог.
• Саржевое переплетение: диагональный рубчатый рисунок, который обеспечивает лучшую драпируемость (способность принимать сложные формы) и визуально привлекательный вид. Примеры включают саржу 2x2 и саржу 4x4.
• Атласное переплетение: имеет меньше переплетений, чем полотняное или саржевое переплетение, что обеспечивает более высокую драпируемость и более гладкую поверхность. Часто используется для эстетических деталей.
• Однонаправленный: Все волокна выровнены в одном направлении, обеспечивая максимальную прочность и жесткость в этом направлении. Используется в приложениях, где нагрузка в основном направлена ​​в одном направлении.

Выбор переплетения зависит от требований к прочности, жесткости, внешнему виду и простоте изготовления.

4. Какие смолы обычно используются с углеродным волокном?

Углеродное волокно обычно комбинируется с матрицей смолы для создания композитного материала. Обычные смолы включают:

• Эпоксидная смола: наиболее широко используемая смола благодаря своим превосходным механическим свойствам, химической стойкости и адгезии к углеродному волокну.
• Полиэстер: более дешевая альтернатива эпоксидной смоле, подходящая для менее требовательных применений.
• Виниловый эфир: обеспечивает лучшую коррозионную стойкость, чем полиэстер, и хорошие механические свойства.
• Фенольный полимер: используется в условиях высоких температур благодаря своей превосходной огнестойкости.

Выбор смолы существенно влияет на свойства конечного композита, его стоимость и требования к обработке.

5. Каковы основные аспекты контроля качества деталей из углеродного волокна?

Обеспечение качества деталей из углеродного волокна имеет решающее значение. Ключевые соображения включают:

• Объемная доля волокна: соотношение углеродного волокна и смолы в композите. Оптимизация этого соотношения имеет важное значение для достижения желаемых механических свойств. Типичные значения находятся в диапазоне от 50% до 70%.
• Содержание пустот: Наличие пузырьков воздуха в композите. Высокое содержание пустот может значительно снизить прочность и жесткость. Методы неразрушающего контроля, такие как ультразвуковой контроль, могут обнаружить пустоты.
• Выравнивание волокон: Правильное выравнивание волокон имеет решающее значение для максимизации прочности и жесткости в желаемых направлениях. Несоосность может привести к преждевременному выходу из строя.
• Качество отверждения: Правильное отверждение смолы имеет важное значение для достижения оптимальных механических свойств. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) может использоваться для оценки степени отверждения.
• Отделка поверхности: Отделка поверхности должна соответствовать требованиям эстетики и функциональности. Шероховатость поверхности может повлиять на адгезию в клеевых соединениях.

Эффективные меры контроля качества на протяжении всего процесса производства имеют решающее значение для обеспечения надежности и эксплуатационных характеристик деталей из углеродного волокна.

Понимая эти аспекты производства углеродного волокна, его свойств, переплетений, смол и контроля качества, специалисты в отрасли деталей из углеродного волокна могут принимать обоснованные решения в ходе закупок и производства, что приводит к повышению качества продукции и улучшению ее эксплуатационных характеристик.