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Fibra de carbono é um material fibroso com teor de carbono superior a 95%. Possui excelentes propriedades mecânicas, químicas, elétricas e outras excelentes. É o “rei dos novos materiais” e um material estratégico que falta ao desenvolvimento militar e civil. Conhecido como “Ouro Negro”.

A linha de produção de fibra de carbono é a seguinte:

Como é feita a fina fibra de carbono?

A tecnologia do processo de produção de fibra de carbono se desenvolveu e amadureceu até agora. Com o desenvolvimento contínuo de materiais compósitos de fibra de carbono, ele é cada vez mais favorecido por todas as esferas da vida, especialmente o forte crescimento da aviação, automóvel, ferroviário, pás de energia eólica, etc. e seu efeito impulsionador, o desenvolvimento da indústria de fibra de carbono . As perspectivas são ainda mais amplas.

A cadeia da indústria de fibra de carbono pode ser dividida em upstream e downstream. Upstream geralmente se refere à produção de materiais específicos de fibra de carbono; downstream geralmente se refere à produção de componentes de aplicação de fibra de carbono. As empresas entre upstream e downstream podem considerá-las como fornecedoras de equipamentos no processo de produção de fibra de carbono. Conforme mostrado na figura:

Todo o processo, desde a seda crua até a fibra de carbono a montante da cadeia da indústria de fibra de carbono, precisa passar por processos como fornos de oxidação, fornos de carbonização, fornos de grafitização, tratamento de superfície e dimensionamento. A estrutura da fibra é dominada pela fibra de carbono.

A montante da cadeia da indústria de fibra de carbono pertence à indústria petroquímica, e a acrilonitrila é obtida principalmente por meio de refino de petróleo bruto, craqueamento, oxidação de amônia, etc.; Fibra precursora de poliacrilonitrila, a fibra de carbono é obtida pela pré-oxidação e carbonização da fibra precursora, e o material compósito de fibra de carbono é obtido pelo processamento de fibra de carbono e resina de alta qualidade para atender aos requisitos de aplicação.

O processo de produção de fibra de carbono inclui principalmente trefilação, estiragem, estabilização, carbonização e grafitização. Conforme mostrado na figura:

Desenho:Esta é a primeira etapa do processo de produção da fibra de carbono. Separa principalmente as matérias-primas em fibras, o que é uma mudança física. Durante este processo, ocorre a transferência de massa e transferência de calor entre o líquido de fiação e o líquido de coagulação e, finalmente, a precipitação do PAN. Os filamentos formam uma estrutura de gel.

Elaboração:requer uma temperatura de 100 a 300 graus para operar em conjunto com o efeito de alongamento das fibras orientadas. É também um passo fundamental no alto módulo, alto reforço, densificação e refinamento das fibras PAN.

Estabilidade:A cadeia macromolecular linear termoplástica PAN é transformada em uma estrutura trapezoidal não plástica resistente ao calor pelo método de aquecimento e oxidação a 400 graus, de modo que não derreta e não seja inflamável em altas temperaturas, mantendo o formato da fibra, e a termodinâmica está em um estado estável.

Carbonização:É necessário expulsar os elementos não carbono do PAN a uma temperatura de 1.000 a 2.000 graus e, finalmente, gerar fibras de carbono com estrutura de grafite turboestrática com teor de carbono superior a 90%.

Tecido de fibra de carbono

Grafitização: Requer uma temperatura de 2.000 a 3.000 graus para converter materiais carbonizados amorfos e turbostráticos em estruturas tridimensionais de grafite, que é a principal medida técnica para melhorar o módulo das fibras de carbono.

O processo detalhado de fibra de carbono desde o processo de produção de seda crua até o produto acabado é que a seda crua PAN é produzida pelo processo de produção de seda crua anterior. Após a pré-trefilagem pelo calor úmido do alimentador de arame, ele é transferido sequencialmente para o forno de pré-oxidação pela trefilaria. Após serem cozidas em diferentes temperaturas de gradiente no grupo do forno de pré-oxidação, formam-se fibras oxidadas, ou seja, fibras pré-oxidadas; as fibras pré-oxidadas são transformadas em fibras de carbono após passarem por fornos de carbonização de média e alta temperatura; as fibras de carbono são então submetidas ao tratamento superficial final, dimensionamento, secagem e outros processos para obter produtos de fibra de carbono. . Todo o processo de alimentação contínua do fio e controle preciso, um pequeno problema em qualquer processo afetará a produção estável e a qualidade do produto final de fibra de carbono. A produção de fibra de carbono tem um longo fluxo de processo, muitos pontos técnicos importantes e altas barreiras de produção. É uma integração de múltiplas disciplinas e tecnologias.

O texto acima é a fabricação de fibra de carbono, vamos dar uma olhada em como o tecido de fibra de carbono é usado!

Processamento de produtos de tecido de fibra de carbono

1. Corte

O pré-impregnado é retirado do armazenamento refrigerado a 18 graus negativos. Após acordar, o primeiro passo é cortar com precisão o material de acordo com o diagrama de material da máquina de corte automática.

2. Pavimentação

A segunda etapa é colocar o pré-impregnado na ferramenta de assentamento e colocar diferentes camadas de acordo com os requisitos do projeto. Todos os processos são realizados sob posicionamento a laser.

3. Formação

Através de um robô de manuseio automatizado, a pré-forma é enviada à máquina de moldagem para moldagem por compressão.

4. Corte

Após a conformação, a peça é enviada para a estação de trabalho do robô de corte para a quarta etapa de corte e rebarbação para garantir a precisão dimensional da peça. Este processo também pode ser operado em CNC.

5. Limpeza

A quinta etapa é realizar a limpeza com gelo seco na estação de limpeza para remover o agente desmoldante, o que é conveniente para o posterior processo de revestimento com cola.

6. Cola

O sexto passo é aplicar cola estrutural na estação do robô de colagem. A posição de colagem, a velocidade da cola e a saída da cola são ajustadas com precisão. Parte da ligação com as peças metálicas é rebitada, o que é realizado na estação de rebitagem.

7. Inspeção de montagem

Após a aplicação da cola, os painéis interno e externo são montados. Após a cura da cola, a detecção de luz azul é realizada para garantir a precisão dimensional de buracos de fechadura, pontos, linhas e superfícies.

A fibra de carbono é mais difícil de processar

A fibra de carbono tem a forte resistência à tração dos materiais de carbono e a processabilidade suave das fibras. A fibra de carbono é um novo material com excelentes propriedades mecânicas. Tomemos como exemplo a fibra de carbono e o nosso aço comum, a resistência da fibra de carbono é de cerca de 400 a 800 MPa, enquanto a resistência do aço comum é de 200 a 500 MPa. Olhando para a tenacidade, a fibra de carbono e o aço são basicamente semelhantes e não há diferença óbvia.

A fibra de carbono tem maior resistência e menor peso, então a fibra de carbono pode ser chamada de rei dos novos materiais. Devido a essa vantagem, durante o processamento de compósitos reforçados com fibra de carbono (CFRP), a matriz e as fibras apresentam interações internas complexas, tornando suas propriedades físicas diferentes das dos metais. A densidade do CFRP é muito menor que a dos metais, enquanto a resistência é maior que a da maioria dos metais. Devido à falta de homogeneidade do CFRP, o arrancamento da fibra ou o desprendimento da fibra da matriz ocorre frequentemente durante o processamento; O CFRP possui alta resistência ao calor e ao desgaste, o que o torna mais exigente para o equipamento durante o processamento, portanto, é gerada grande quantidade de calor de corte no processo produtivo, o que é mais grave para o desgaste do equipamento.

Ao mesmo tempo, com a expansão contínua dos seus campos de aplicação, os requisitos tornam-se cada vez mais delicados, e os requisitos para a aplicabilidade dos materiais e os requisitos de qualidade para o CFRP tornam-se cada vez mais rigorosos, o que também provoca o custo de processamento. subir.

Processamento de placa de fibra de carbono

Depois que a placa de fibra de carbono é curada e formada, o pós-processamento, como corte e perfuração, é necessário para requisitos de precisão ou necessidades de montagem. Sob as mesmas condições, como parâmetros do processo de corte e profundidade de corte, a seleção de ferramentas e brocas de diferentes materiais, tamanhos e formatos terá efeitos muito diferentes. Ao mesmo tempo, fatores como resistência, direção, tempo e temperatura das ferramentas e brocas também afetarão os resultados do processamento.

No processo de pós-processamento, tente escolher uma ferramenta afiada com revestimento de diamante e uma broca de metal duro. A resistência ao desgaste da ferramenta e da própria broca determina a qualidade do processamento e a vida útil da ferramenta. Se a ferramenta e a broca não forem afiadas o suficiente ou usadas incorretamente, isso não só acelerará o desgaste, aumentará o custo de processamento do produto, mas também causará danos à placa, afetando a forma e o tamanho da placa e o estabilidade das dimensões dos furos e ranhuras da placa. Provoca rasgos em camadas do material, ou mesmo colapso do bloco, resultando no desmanche de toda a placa.

Ao perfurarfolhas de fibra de carbono, quanto mais rápida for a velocidade, melhor será o efeito. Na seleção de brocas, o design exclusivo da ponta da broca de borda frontal PCD8 é mais adequado para folhas de fibra de carbono, que podem penetrar melhor nas folhas de fibra de carbono e reduzir o risco de delaminação.

Ao cortar chapas grossas de fibra de carbono, recomenda-se usar uma fresa de compressão de dois gumes com desenho de borda helicoidal esquerda e direita. Esta aresta de corte afiada possui pontas helicoidais superiores e inferiores para equilibrar a força axial da ferramenta para cima e para baixo durante o corte. , para garantir que a força de corte resultante seja direcionada para o lado interno do material, de modo a obter condições de corte estáveis ​​e suprimir a ocorrência de delaminação do material. O design das bordas superior e inferior em forma de diamante da fresadora "Pineapple Edge" também pode cortar folhas de fibra de carbono com eficácia. Seu canal profundo de cavacos pode retirar muito calor de corte através da descarga de cavacos durante o processo de corte, evitando danos à fibra de carbono. propriedades da folha.

01 Fibra longa contínua

Características do produto:Forma de produto mais comum dos fabricantes de fibra de carbono, o feixe é composto por milhares de monofilamentos, que são divididos em três tipos de acordo com o método de torção: NT (Never Twisted, untwisted), UT (Untwisted, untwisted), TT ou ST ( Torcido, torcido), dos quais NT é a fibra de carbono mais comumente usada.

Aplicação principal:Usado principalmente para materiais compósitos, como materiais compósitos CFRP, CFRTP ou C/C, e os campos de aplicação incluem equipamentos de aeronaves/aeroespaciais, artigos esportivos e peças de equipamentos industriais.

02 Fio de fibra básica

Características do produto:fios de fibra curta para fios curtos fiados a partir de fibras curtas de carbono, como fibras de carbono à base de piche de uso geral, geralmente são produtos na forma de fibras curtas.

Principais usos:materiais de isolamento térmico, materiais antifricção, peças compostas C/C, etc.

03 Tecido de Fibra de Carbono

Características do produto:É feito de fibra de carbono contínua ou fio fiado de fibra de carbono. De acordo com o método de tecelagem, os tecidos de fibra de carbono podem ser divididos em tecidos, tecidos de malha e não tecidos. Atualmente, os tecidos de fibra de carbono são geralmente tecidos.

Aplicação principal:O mesmo que a fibra de carbono contínua, usada principalmente em materiais compósitos como CFRP, CFRTP ou materiais compósitos C/C, e os campos de aplicação incluem equipamentos de aeronaves/aeroespaciais, artigos esportivos e peças de equipamentos industriais.

04 Cinto Trançado de Fibra de Carbono

Características do produto:Pertence a um tipo de tecido de fibra de carbono, que também é tecido a partir de fibra de carbono contínua ou fio fiado de fibra de carbono.

Uso principal:Usado principalmente para materiais de reforço à base de resina, especialmente para a produção e processamento de produtos tubulares.

05 Fibra de carbono picada

Características do produto:Diferente do conceito de fio fiado de fibra de carbono, geralmente é preparado a partir de fibra de carbono contínua por meio de processamento picado, e o comprimento picado da fibra pode ser cortado de acordo com a necessidade do cliente.

Principais usos:Normalmente utilizado como uma mistura de plásticos, resinas, cimento, etc., ao misturar na matriz, as propriedades mecânicas, resistência ao desgaste, condutividade elétrica e resistência ao calor podem ser melhoradas; nos últimos anos, as fibras de reforço em compósitos de fibra de carbono para impressão 3D são, em sua maioria, fibras de carbono picadas. principal.

06 Moagem de fibra de carbono

Características do produto:Como a fibra de carbono é um material quebradiço, ela pode ser preparada em material de fibra de carbono em pó após a moagem, ou seja, a moagem da fibra de carbono.

Aplicação principal:semelhante à fibra de carbono picada, mas raramente utilizada em reforço de cimento; geralmente usado como um composto de plástico, resina, borracha, etc. para melhorar as propriedades mecânicas, resistência ao desgaste, condutividade elétrica e resistência ao calor da matriz.

07 Tapete de fibra de carbono

Características do produto:A forma principal é feltro ou tapete. Primeiro, as fibras curtas são estratificadas por cardação mecânica e outros métodos e depois preparadas por punção com agulha; também conhecido como tecido não tecido de fibra de carbono, pertence a um tipo de tecido de fibra de carbono.Principais usos:materiais de isolamento térmico, substratos de materiais de isolamento térmico moldados, camadas protetoras resistentes ao calor e substratos de camadas resistentes à corrosão, etc.

08 Papel de fibra de carbono

Características do produto:É preparado a partir de fibra de carbono pelo processo de fabricação de papel seco ou úmido.

Principais usos:placas antiestáticas, eletrodos, cones de alto-falantes e placas de aquecimento; aplicações importantes nos últimos anos são novos materiais de cátodo de bateria de veículo de energia, etc.

09 Pré-impregnado de fibra de carbono

Características do produto:um material intermediário semi-endurecido feito de resina termofixa impregnada de fibra de carbono, que possui excelentes propriedades mecânicas e é amplamente utilizado; a largura do pré-impregnado de fibra de carbono depende do tamanho do equipamento de processamento, e as especificações comuns incluem material pré-impregnado de 300 mm, 600 mm e 1000 mm de largura.

Aplicação principal:equipamentos de aeronaves/aeroespaciais, artigos esportivos e equipamentos industriais, etc.

010 material composto de fibra de carbono

Características do produto:Material moldado por injeção feito de resina termoplástica ou termoendurecível misturada com fibra de carbono, a mistura é adicionada com diversos aditivos e fibras picadas e depois passa por um processo de composição.

Aplicação principal:Contando com a excelente condutividade elétrica do material, alta rigidez e vantagens de leveza, ele é usado principalmente em carcaças de equipamentos e outros produtos.

Nós também produzimosmecha direta de fibra de vidro,esteiras de fibra de vidro, malha de fibra de vidro, emecha tecida de fibra de vidro.

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