碳纤维生产和碳纤维部件:基础知识是什么?
制造商需要高强度和轻质的产品。精英公司利用碳纤维及其简单的工艺。
是时候在您的制造中考虑碳纤维部件了吗?
航空航天和医疗行业正在将零部件转向碳纤维生产。因此,要详细了解该流程以及它如何适用于您的产品,请继续阅读。
碳纤维生产的3个部分
第一部分是预浸工艺,包括制造碳纤维板。碳纤维被编织成均匀的股线。然后,一起加热形成预浸渍片材。
在那之后,接下来是制造。环氧树脂等原材料形成预制复合材料。这包括混合和应用单向固化树脂。
产品经高温聚合固化即可。
最后的工序是后浸处理。因此,这需要在预制复合材料中加入更多的树脂并固化。
定制的碳纤维部件很轻。它们的强度足以承受每平方英寸 600 磅的活荷载而不会发生故障。使用碳纤维的其他好处包括:
- 与重量比相比具有高拉伸强度
- 高疲劳强度
- 低热膨胀率
- 提高刚度重量比
碳纤维的分类
拉伸模量衡量一定直径的纤维在不断裂的情况下可以施加多大的拉力。拉伸模量的单位是psi。最强的碳纤维大约是钢的五倍。
石墨纤维是由石油制成的超高模量纤维。因此,这些纤维具有类似三维晶体的内部结构。
塑料被模制成长线。它们在不接触氧气的情况下被加热到非常高的温度。没有氧气,纤维不能燃烧。
相反,高温会导致纤维中的原子发生震动。因此,大多数非碳原子发生了置换。
制造过程
碳纤维部件由聚丙烯腈或人造丝制成,有时也由石油制成。它们由来自碳原子的长串分子的专有混合物制成。
例如,这里是流程的主要阶段。
纤维纺纱
- 丙烯腈塑料与另一种塑料混合制成聚丙烯腈。这发生在称为悬浮聚合或溶液聚合的过程中。
- 塑料转变成纤维。化学品将纤维泵入化学浴中以变成固体纤维。或者,将塑料和加热的化学物质混合,直到它们蒸发。
- 洗涤和拉伸后,纤维变细。分子排列、加热并变强。
稳定
- 制造碳化纤维需要进行化学改造。纤维在空气中加热到大约 390-590° F (200-300° C) 30-120 分钟。纤维从空气中吸收氧气并改变它们的粘合模式。
- 稳定过程可能会使用多种技术。在某些情况下,纤维会穿过加热室。或者,纤维通过热辊并通过热空气悬浮的材料。因此,有些人使用与化学物质混合的热空气来加速稳定。
炭化
- 然后,稳定的纤维在 1,830-5,500° F 的温度下加热。这是在没有氧气燃烧的炉子中加热几分钟。
- 然后,加热的纤维会失去原子。这包括水蒸气、氨、一氧化碳和二氧化碳。结果,剩余的原子形成紧密结合的碳晶体。它们平行于光纤的长轴排列。
表面氧化
- 碳化后,纤维表面会氧化,为更好的粘合做好准备。
- 氧化需要将纤维浸入空气、二氧化碳或臭氧中。另一方面,其他溶液包括次氯酸钠和硝酸。电解工艺涂覆纤维。
纤维上浆
- 氧化后,纤维会被涂上涂层以在编织过程中提供保护。上浆材料与粘合剂一起形成复合材料。例如,涂层材料包括环氧树脂、聚酯、尼龙和聚氨酯。
- 缠绕在筒管上,纤维捻在一起制成不同尺寸的纱线。
碳纤维生产设备
很少有公司涉足碳纤维生产或其设备。澄清一下,他们更愿意将碳纤维产品外包给 SMI Composites 等经验丰富的公司。
最重要的是,SMI Composites 知道如何制造高质量的碳纤维部件。所以,今天就给我们打电话,了解我们如何制作您的定制碳纤维部件。
纤维