Süsinikkiud on kiudmaterjal, mille süsinikusisaldus on üle 95%. Sellel on suurepärased mehaanilised, keemilised, elektrilised ja muud suurepärased omadused. See on „uute materjalide kuningas“ ja strateegiline materjal, millest sõjalises ja tsiviilarenduses puudu on. Tuntud kui „must kuld“.
Süsinikkiu tootmisliin on järgmine:
Kuidas valmistatakse õhukest süsinikkiudu?
Süsinikkiu tootmisprotsessi tehnoloogia on seni arenenud ja küpsenud. Süsinikkiust komposiitmaterjalide pideva arenguga on see üha enam eelistatud kõigis eluvaldkondades, eriti lennunduse, autotööstuse, raudtee, tuuleenergia labade jms tugeva kasvu ja selle edasiviiva mõju tõttu süsinikkiu tööstuse arengule. Väljavaated on veelgi laiemad.
Süsinikkiu tööstusahelat saab jagada ülesvoolu ja allavoolu. Ülesvool viitab tavaliselt süsinikkiust spetsiifiliste materjalide tootmisele; allavool viitab tavaliselt süsinikkiust rakenduskomponentide tootmisele. Ettevõtted, mis asuvad ülesvoolu ja allavoolu vahel, võivad end pidada süsinikkiu tootmisprotsessi seadmete tarnijateks. Nagu joonisel näidatud:
Kogu protsess toorsiidist süsinikkiu tootmiseni süsinikkiutööstuse ahelas peab läbima selliseid protsesse nagu oksüdatsiooniahjud, karboniseerimisahjud, grafitiseerimisahjud, pinnatöötlus ja kruntimine. Kiudstruktuuris domineerib süsinikkiud.
Süsinikkiu tööstusahela ülesvoolu kuulub naftakeemiatööstus ja akrüülnitriili saadakse peamiselt toornafta rafineerimisel, krakkimisel, ammoniaagi oksüdeerimisel jne; polüakrüülnitriili eellaskiud, süsinikkiud saadakse eellaskiu eeloksüdeerimisel ja karboniseerimisel ning süsinikkiust komposiitmaterjal saadakse süsinikkiu ja kvaliteetse vaigu töötlemisel vastavalt rakendusnõuetele.
Süsinikkiu tootmisprotsess hõlmab peamiselt tõmbamist, joonestamist, stabiliseerimist, karboniseerimist ja grafitiseerimist. Nagu joonisel näidatud:
Joonis:See on süsinikkiu tootmisprotsessi esimene samm. See eraldab peamiselt toorained kiududeks, mis on füüsikaline muutus. Selle protsessi käigus toimub massiülekanne ja soojusülekanne ketrusvedeliku ja koagulatsioonivedeliku vahel ning lõpuks PAN-sadestamine. Filamentidest moodustub geelstruktuur.
Koostamine:Orienteeritud kiudude venitusefektiga koos toimimiseks on vaja temperatuuri 100–300 kraadi. See on ka PAN-kiudude kõrge mooduli, suure tugevdamise, tihendamise ja peenendamise võtmeetapp.
Stabiilsus:Termoplastne PAN lineaarne makromolekulaarne ahel muundatakse kuumutamise ja oksüdeerimise meetodil 400 kraadi juures mitteplastiliseks kuumakindlaks trapetsikujuliseks struktuuriks, nii et see ei sula ega sütti kõrgel temperatuuril, säilitades kiu kuju ja termodünaamika on stabiilses olekus.
Karboniseerimine:PAN-is on vaja mittesüsinikku sisaldavaid elemente temperatuuril 1000–2000 kraadi välja juhtida ja lõpuks genereerida turbostraatilise grafiidistruktuuriga süsinikkiude, mille süsinikusisaldus on üle 90%.
Grafitiseerimine: amorfsete ja turbostraatiliste karboniseeritud materjalide muutmiseks kolmemõõtmelisteks grafiitstruktuurideks on vaja temperatuuri 2000–3000 kraadi, mis on peamine tehniline meede süsinikkiudude mooduli parandamiseks.
Süsinikkiu detailne protsess toorsiidi tootmisprotsessist valmistooteni seisneb selles, et PAN-toorsiid toodetakse eelneva toorsiidi tootmisprotsessi abil. Pärast traadi etteandeseadme märgkuumutusega eelvenitamist kantakse see venitusmasina abil järjestikku eeloksüdatsiooniahju. Pärast eeloksüdatsiooniahju rühmas erinevatel gradienditemperatuuridel küpsetamist moodustuvad oksüdeeritud kiud ehk eeloksüdeeritud kiud; eeloksüdeeritud kiud vormitakse pärast keskmise ja kõrge temperatuuriga karboniseerimisahjude läbimist süsinikkiududeks; seejärel allutatakse süsinikkiud lõplikule pinnatöötlusele, kruntimisele, kuivatamisele ja muudele protsessidele, et saada süsinikkiust tooteid. Kogu pideva traadi etteande ja täpse juhtimise protsess, väike probleem mis tahes protsessis mõjutab stabiilset tootmist ja lõpptoote kvaliteeti süsinikkiust. Süsinikkiu tootmisel on pikk protsessivoog, palju tehnilisi võtmepunkte ja kõrged tootmisbarjäärid. See on mitme distsipliini ja tehnoloogia integratsioon.
Ülaltoodu on süsinikkiu tootmine, vaatame, kuidas süsinikkiust kangast kasutatakse!
Süsinikkiust riidest toodete töötlemine
1. Lõikamine
Prepreg võetakse külmlaost välja miinus 18 kraadi juures. Pärast ärkamist tuleb esmalt materjal automaatsel lõikamismasinal täpselt lõigata vastavalt materjali skeemile.
2. Sillutis
Teine samm on prepreg-materjali paigaldamine paigaldusriistale ja erinevate kihtide paigaldamine vastavalt projekteerimisnõuetele. Kõik protsessid viiakse läbi laserpositsioneerimise abil.
3. Vormimine
Automatiseeritud käitlusroboti abil saadetakse toorik survevormimiseks vormimismasinasse.
4. Lõikamine
Pärast vormimist saadetakse toorik lõikeroboti tööjaama neljandaks etapiks, lõikamiseks ja ebatasasuste eemaldamiseks, et tagada tooriku mõõtmete täpsus. Seda protsessi saab kasutada ka CNC-l.
5. Puhastamine
Viies samm on puhastusjaamas kuivjääpuhastus, et eemaldada vabanemisaine, mis on mugav järgneva liimikihi pealekandmise protsessi jaoks.
6. Liim
Kuues samm on struktuurliimi pealekandmine liimimisroboti jaamas. Liimimisasend, liimimiskiirus ja liimi väljund reguleeritakse täpselt. Osa ühendusest metalldetailidega neetitakse neetimisjaamas.
7. Montaaži kontroll
Pärast liimi pealekandmist monteeritakse sisemine ja välimine paneel. Pärast liimi kõvenemist teostatakse sinise valguse tuvastamine, et tagada aukude, punktide, joonte ja pindade mõõtmete täpsus.
Süsinikkiudu on raskem töödelda
Süsinikkiul on nii süsinikmaterjalidele omane tugev tõmbetugevus kui ka kiudude pehme töödeldavus. Süsinikkiud on uus materjal suurepäraste mehaaniliste omadustega. Näiteks süsinikkiu ja meie tavalise terase tugevus on umbes 400–800 MPa, samas kui tavalise terase tugevus on 200–500 MPa. Sitkuse poolest on süsinikkiud ja teras põhimõtteliselt sarnased ning ilmseid erinevusi pole.
Süsinikkiul on suurem tugevus ja kergem kaal, seega võib süsinikkiudu nimetada uute materjalide kuningaks. Selle eelise tõttu on süsinikkiuga tugevdatud komposiitide (CFRP) töötlemisel maatriksi ja kiudude vahel keerulised sisemised vastastikmõjud, mis muudavad nende füüsikalised omadused metallide omadest erinevaks. CFRP tihedus on palju väiksem kui metallidel, samas kui tugevus on suurem kui enamikul metallidel. CFRP mittehomogeensuse tõttu toimub töötlemise ajal sageli kiudude väljatõmbumine või maatriksi kiudude eraldumine; CFRP-l on kõrge kuumakindlus ja kulumiskindlus, mis muudab selle töötlemise ajal seadmetele nõudlikumaks, mistõttu tootmisprotsessis tekib suur hulk lõikesoojust, mis on seadmete kulumise seisukohast tõsisem.
Samal ajal muutuvad nõuded oma rakendusvaldkondade pideva laienemisega üha õrnemaks ning materjalide rakendatavuse ja CFRP kvaliteedinõuded muutuvad üha rangemaks, mis põhjustab ka töötlemiskulude tõusu.
Süsinikkiudplaadi töötlemine
Pärast süsinikkiudplaadi kõvenemist ja vormimist on täpsusnõuete või montaaživajaduste rahuldamiseks vaja järeltöötlust, näiteks lõikamist ja puurimist. Samades tingimustes, nagu lõikeprotsessi parameetrid ja lõikesügavus, on erineva materjali, suuruse ja kujuga tööriistade ja puuride valimisel väga erinev mõju. Samal ajal mõjutavad töötlemistulemusi ka sellised tegurid nagu tööriistade ja puuride tugevus, suund, aeg ja temperatuur.
Järeltöötlusprotsessis proovige valida terav teemantkattega tööriist ja täiskarbiidist puuritera. Tööriista ja puuritera enda kulumiskindlus määrab töötlemise kvaliteedi ja tööriista kasutusea. Kui tööriist ja puuritera pole piisavalt teravad või neid kasutatakse valesti, kiirendab see mitte ainult kulumist ja suurendab toote töötlemiskulusid, vaid kahjustab ka plaati, mõjutades plaadi kuju ja suurust ning plaadil olevate aukude ja soonte mõõtmete stabiilsust. See põhjustab materjali kihilist rebenemist või isegi ploki kokkuvarisemist, mille tulemuseks on kogu plaadi praakimine.
Puurimiselsüsinikkiust lehed, mida suurem on kiirus, seda parem on efekt. Puuride valikul sobib PCD8 otsaserva puuritera ainulaadne puuriotsa disain paremini süsinikkiust lehtedele, mis tungivad paremini süsinikkiust lehtedesse ja vähendavad delaminatsiooni ohtu.
Paksude süsinikkiust lehtede lõikamisel on soovitatav kasutada kahe teraga survefreesi, millel on vasak- ja parempoolne spiraalserva disain. Sellel teraval lõikeserval on nii ülemine kui ka alumine spiraalots, et tasakaalustada tööriista aksiaalset jõudu üles ja alla lõikamise ajal, tagades, et saadud lõikejõud suunatakse materjali siseküljele, et saavutada stabiilsed lõiketingimused ja vältida materjali delaminatsiooni teket. "Pineapple Edge" freesi ülemise ja alumise teemantkujulise serva disain võimaldab tõhusalt lõigata ka süsinikkiust lehti. Selle sügav laastusoon võib lõikamisprotsessi ajal laastude eraldumise kaudu ära juhtida palju lõikesoojust, et vältida süsinikkiust lehe omaduste kahjustamist.
01 Pidev pikk kiud
Toote omadused:Süsinikkiu tootjate kõige levinum tootevorm, kimp koosneb tuhandetest monofilamentidest, mis jagunevad keerutamismeetodi järgi kolme tüüpi: NT (mitte kunagi keeratud, keeramata), UT (keeramata, keeramata), TT või ST (keeratud, keeratud), millest NT on kõige sagedamini kasutatav süsinikkiud.
Peamine rakendus:Kasutatakse peamiselt komposiitmaterjalide, näiteks CFRP, CFRTP või C/C komposiitmaterjalide jaoks ning rakendusvaldkondade hulka kuuluvad lennuki-/kosmosetehnika, spordikaupade ja tööstusseadmete osad.
02 staapelkiust lõng
Toote omadused:lühikeste kiudude lõng lühikeste, lühikestest süsinikkiududest kedratud lõngade, näiteks üldotstarbeliste pigipõhiste süsinikkiudude jaoks, on tavaliselt lühikeste kiudude kujul olevad tooted.
Peamised kasutusalad:soojusisolatsioonimaterjalid, hõõrdumisvastased materjalid, C/C komposiitdetailid jne.
03 Süsinikkiust kangas
Toote omadused:See on valmistatud pidevast süsinikkiust või süsinikkiust kedratud lõngast. Kudumismeetodi järgi saab süsinikkiust kanga jagada kootud kangaks, silmkoeliseks kangaks ja lausriideks. Praegu on süsinikkiust kangad tavaliselt kootud kangad.
Peamine rakendus:Sama mis pidev süsinikkiud, mida kasutatakse peamiselt komposiitmaterjalides nagu CFRP, CFRTP või C/C komposiitmaterjalid, ning rakendusvaldkondade hulka kuuluvad lennuki-/kosmosetehnika, spordikaupade ja tööstusseadmete osad.
04 Süsinikkiust punutud vöö
Toote omadused:See kuulub süsinikkiust kanga hulka, mis on samuti kootud pidevast süsinikkiust või süsinikkiust kedratud lõngast.
Peamine kasutusala:Kasutatakse peamiselt vaigupõhiste armeerimismaterjalide jaoks, eriti torukujuliste toodete tootmiseks ja töötlemiseks.
05 Hakitud süsinikkiud
Toote omadused:Erinevalt süsinikkiust kedratud lõnga kontseptsioonist valmistatakse see tavaliselt pidevast süsinikkiust hakitud töötlemise teel ja kiudude hakitud pikkust saab lõigata vastavalt kliendi vajadustele.
Peamised kasutusalad:Tavaliselt kasutatakse seda plastide, vaikude, tsemendi jms seguna, maatriksisse segades saab parandada mehaanilisi omadusi, kulumiskindlust, elektrijuhtivust ja kuumakindlust; viimastel aastatel on 3D-printimisel kasutatavates süsinikkiust komposiitides kasutatavad tugevduskiud enamasti hakitud süsinikkiud.
06 Süsinikkiu lihvimine
Toote omadused:Kuna süsinikkiud on habras materjal, saab seda pärast jahvatamist, st süsinikkiu jahvatamist, valmistada pulbriliseks süsinikkiust materjaliks.
Peamine rakendus:sarnane hakitud süsinikkiuga, kuid harva kasutatakse tsemendiga tugevdamisel; tavaliselt kasutatakse plasti, vaigu, kummi jne ühendina maatriksi mehaaniliste omaduste, kulumiskindluse, elektrijuhtivuse ja kuumakindluse parandamiseks.
07 Süsinikkiust matt
Toote omadused:Peamine vorm on vilt või matt. Lühikesed kiud kihistatakse esmalt mehaanilise kraasimise ja muude meetoditega ning seejärel valmistatakse ette nõelstantsimise teel; tuntud ka kui süsinikkiust lausriie, kuulub see süsinikkiust kootud kanga hulka.Peamised kasutusalad:soojusisolatsioonimaterjalid, vormitud soojusisolatsioonimaterjali aluspinnad, kuumakindlad kaitsekihid ja korrosioonikindlad kihtaluspinnad jne.
08 Süsinikkiust paber
Toote omadused:See valmistatakse süsinikkiust kuiva või märja paberitootmise teel.
Peamised kasutusalad:antistaatilised plaadid, elektroodid, kõlarikoonused ja kütteplaadid; viimastel aastatel on kuumadeks rakendusteks olnud uued energiatarbega sõidukite akude katoodmaterjalid jne.
09 Süsinikkiust prepreg
Toote omadused:Süsinikkiust immutatud termoreaktiivsest vaigust valmistatud poolkõvastunud vahematerjal, millel on suurepärased mehaanilised omadused ja mida kasutatakse laialdaselt; süsinikkiust prepregi laius sõltub töötlemisseadme suurusest ja levinud spetsifikatsioonide hulka kuuluvad 300 mm, 600 mm ja 1000 mm laiune prepregmaterjal.
Peamine rakendus:lennukid/kosmosetehnika, spordikaubad ja tööstusseadmed jne.
010 süsinikkiust komposiitmaterjal
Toote omadused:Termoplastsest või termoreaktiivsest vaigust ja süsinikkiust valmistatud survevaluvorm, segule lisatakse mitmesuguseid lisandeid ja hakitud kiude ning seejärel segatakse.
Peamine rakendus:Tuginedes materjali suurepärasele elektrijuhtivusele, suurele jäikusele ja kergele kaalule, kasutatakse seda peamiselt seadmete korpustes ja muudes toodetes.
Meie toodame kaklaaskiust otsene roving,klaaskiust matid, klaaskiudvõrk, jaKlaaskiust kootud heie.
Võtke meiega ühendust:
Telefoninumber: +8615823184699
Telefoninumber: +8602367853804
Email:marketing@frp-cqdj.com
Postituse aeg: 01.06.2022
