Водич за обраду композита од угљеничних влакана
Композити од угљеничних влакана: Водич за обраду
Прерада композита од угљеничних влакана (ЦФ) је тежак посао, с обзиром да већина инжењера који размишљају о производњи или дизајну долазе из позадине пројектовања металних делова.назван је црни алуминијум, а његов дизајн и израда описани су као црна уметност.Шта је то, заиста?
Сврха овог водича за дизајн је да пружи опште информације и спецификације о композитним материјалима од угљеничних влакана и неке смернице за пројектовање лаких производа високих перформанси са композитима од угљеничних влакана.
Зашто карбонска влакна
Композити од угљеничних влакана имају изузетна механичка својства у поређењу са хомогеним металима и пластиком.Материјал је јак, чврст и лаган.Ови композити су материјал избора за апликације где су лагане и супериорне перформансе најважнији, као што су компоненте за свемирске летелице, борбене авионе и тркачке аутомобиле.
Шта су композити од угљеничних влакана
Композитни материјали су направљени комбиновањем арматуре (влакна) са матриксом (смолом), а ова комбинација влакана и матрице даје карактеристике супериорније у односу на било који од материјала сам.У композитном материјалу, влакно носи већину оптерећења и главни је допринос својствима материјала.Смола помаже у преношењу оптерећења између влакана, спречава извијање влакана и повезује материјале заједно.
Колико кошта?
Историјски гледано, композити од угљеничних влакана су били веома скупи, што је ограничило њихову употребу само на посебне примене.Међутим, током протеклих седамнаест година, како је потрошња порасла и аутоматизација у производним процесима порасла, цена композита од угљеничних влакана је опала.Комбиновани ефекат је смањио укупне трошкове врхунских алуминијумских производа.Данас су композити од угљеничних влакана економски исплативи у многим применама као што су спортска опрема, чамци за перформансе, возила са високим перформансама и индустријске машине високих перформанси.
Пријаве
Композитни материјали су изузетно разноврсни.Инжењер може да бира између широког спектра влакана и смола да би добио жељена својства материјала.Такође, дебљина материјала и оријентација влакана могу се оптимизовати за сваку примену.
Предности композита од угљеничних влакана су:
1. Висока специфична крутост (крутост подељена са густином)
2. Висока специфична чврстоћа (снага подељена са густином)
3. Екстремно низак коефицијент топлотног ширења (ЦТЕ)
4. рендгенски транспарентан (због мале молекуларне тежине)
У којим апликацијама се користе композити од угљеничних влакана?
Јединствено позиционирање композита од угљеничних влакана са високом специфичном чврстоћом, крутошћу и ниским ЦТЕ им обезбеђује јединствено место у многим областима примене као што је приказано у табели испод:
Типичне примене за композите од угљеничних влакана
Информације о дизајну
Композити од угљеничних влакана сматрају се „дизајнерским материјалом“ јер се делови могу прилагодити тако да имају снагу и/или крутост у правцима и на местима који су неопходни.Ово се постиже стратешким постављањем материјала и оријентисањем правца влакана тако да најбоље одговара захтевима.Такође, флексибилност дизајна и производње коју композити од угљеничних влакана нуде пружају могућности за оптимизацију дизајна, као што је консолидација и инкорпорација многих функција на лицу места, како би се додатно смањила укупна цена дела.
Алати
Калупи се користе за дефинисање облика композитних делова.Композитни део ће покупити све облике и карактеристике калупа;стога на квалитет дела у великој мери утиче квалитет калупа.Калупи могу бити мушки или женски.Женски калупи су најчешћи и они ће произвести део са глатком спољашњом површином, док ће мушки калуп производити глатку унутрашњу површину.Потребан је одговарајући калуп (мушки и женски) ако се део консолидује помоћу пресе.
Дводелни алат, који се обично назива "преклоп"
Калупи се могу направити од композитних материјала, епоксида пуњеног металом или машински обрађени од алуминијума или челика.Тип калупа и коришћени материјали зависе од врсте дела и количине производње.
Производни процес
Напредна производња карбонских влакана се обично врши коришћењем претходно импрегнираних угљеничних влакана са термореактивним смолама.Две кључне методе које се користе су:
1. Полагање руку
Ручно полагање претходно импрегнираних тканих материјала и даље је велики део индустрије производње композита, захтевајући вештине и искуство људске радне снаге да формира равне слојеве у сложене облике.Он је у стању да производи високе перформансе и сложене делове, али може бити скуп и веома променљив процес.
2. Аутоматско постављање влакана (АФП)
Главне ствари које треба узети у обзир су ширина влакна које користите и радијус ваљка за сабијање.
