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Fibra de carbono es un material de fibra con un contenido de carbono de más del 95%. Tiene excelentes propiedades mecánicas, químicas, eléctricas y otras excelentes. Es el "rey de los nuevos materiales" y un material estratégico que carece de desarrollo militar y civil. Conocido como "oro negro".

La línea de producción de fibra de carbono es la siguiente:

¿Cómo se hace la delgada fibra de carbono?

La tecnología del proceso de producción de fibra de carbono se ha desarrollado hasta ahora y ha madurado. Con el desarrollo continuo de los materiales compuestos de fibra de carbono, es cada vez más favorecido por todos los ámbitos de la vida, especialmente el fuerte crecimiento de la aviación, el automóvil, el riel, las cuchillas de energía eólica, etc. y su efecto de manejo, el desarrollo de la industria de la fibra de carbono. Las perspectivas son aún más amplias.

La cadena de la industria de la fibra de carbono se puede dividir en aguas arriba y aguas abajo. Upstream generalmente se refiere a la producción de materiales específicos de fibra de carbono; Aguas abajo generalmente se refiere a la producción de componentes de aplicación de fibra de carbono. Las empresas entre aguas arriba y aguas abajo pueden pensar en ellas como proveedores de equipos en el proceso de producción de fibra de carbono. Como se muestra en la figura:

Todo el proceso desde la seda cruda hasta la fibra de carbono aguas arriba de la cadena de la industria de la fibra de carbono debe pasar por procesos como hornos de oxidación, hornos de carbonización, hornos de grafitización, tratamiento de superficie y tamaño. La estructura de la fibra está dominada por la fibra de carbono.

La cadena de la industria de la fibra de carbono aguas arriba pertenece a la industria petroquímica, y el acrilonitrilo se obtiene principalmente mediante refinación de petróleo crudo, agrietamiento, oxidación de amoníaco, etc.; La fibra precursora de poliacrilonitrilo, la fibra de carbono se obtiene preoxidando y carbonizando la fibra precursora, y el material compuesto de fibra de carbono se obtiene procesando la fibra de carbono y la resina de alta calidad para cumplir con los requisitos de aplicación.

El proceso de producción de la fibra de carbono incluye principalmente dibujo, redacción, estabilización, carbonización y grafitización. Como se muestra en la figura:

Dibujo:Este es el primer paso en el proceso de producción de la fibra de carbono. Se separa principalmente las materias primas en fibras, lo cual es un cambio físico. Durante este proceso, la transferencia de masa y la transferencia de calor entre el líquido giratorio y el líquido de coagulación, y finalmente la precipitación de la sartén. Los filamentos forman una estructura de gel.

Redacción:Requiere una temperatura de 100 a 300 grados para operar junto con el efecto de estiramiento de las fibras orientadas. También es un paso clave en el alto módulo, el alto refuerzo, la densificación y el refinamiento de las fibras PAN.

Estabilidad:La cadena macromolecular lineal de la sartén termoplástica se transforma en una estructura trapezoidal no plástica resistente al calor por el método de calentamiento y oxidación a 400 grados, por lo que no se puede follar y no se puede derribar a alta temperatura, manteniendo la forma de fibra, y la termodinámica está en un estado estable.

Carbonización:Es necesario expulsar elementos no carbonos en PAN a una temperatura de 1,000 a 2,000 grados, y finalmente generar fibras de carbono con una estructura de grafito turbostrático con un contenido de carbono de más del 90%.

Tela de fibra de carbono

Grafitización: requiere una temperatura de 2,000 a 3.000 grados para convertir materiales carbonizados amorfos y turbostráticos en estructuras de grafito tridimensionales, que es la principal medida técnica para mejorar el módulo de las fibras de carbono.

El proceso detallado de la fibra de carbono desde el proceso de producción de seda cruda hasta el producto terminado es que la seda cruda es producida por el proceso de producción de seda cruda anterior. Después de practicar el calor húmedo del alimentador de alambre, la máquina de dibujo se transfiere secuencialmente al horno de preoxidación. Después de hornear a diferentes temperaturas de gradiente en el grupo de horno de preoxidación, se forman fibras oxidadas, es decir, fibras preoxidadas; Las fibras preoxidadas se forman en fibras de carbono después de pasar a través de hornos de carbonización de temperatura media y alta temperatura; Las fibras de carbono se someten a tratamiento de superficie final, dimensionamiento, secado y otros procesos para obtener productos de fibra de carbono. . Todo el proceso de alimentación continua de cables y control preciso, un pequeño problema en cualquier proceso afectará la producción estable y la calidad del producto final de fibra de carbono. La producción de fibra de carbono tiene un flujo de proceso largo, muchos puntos clave técnicos y altas barreras de producción. Es una integración de múltiples disciplinas y tecnologías.

Lo anterior es la fabricación de fibra de carbono, ¡echemos un vistazo a cómo se usa la tela de fibra de carbono!

Procesamiento de productos de tela de fibra de carbono

1. Corte

El prepreg se saca del almacenamiento en frío a menos 18 grados. Después del despertar, el primer paso es cortar con precisión el material de acuerdo con el diagrama del material en la máquina de corte automática.

2. Pavimento

El segundo paso es colocar prepreglo en la herramienta de colocación y colocar diferentes capas de acuerdo con los requisitos de diseño. Todos los procesos se llevan a cabo bajo posicionamiento láser.

3. Formando

A través de un robot de manejo automatizado, la preforma se envía a la máquina de moldeo para moldeo por compresión.

4. Corte

Después de formarse, la pieza de trabajo se envía a la estación de trabajo del robot de corte para el cuarto paso de cortar y desacreditar para garantizar la precisión dimensional de la pieza de trabajo. Este proceso también se puede operar en CNC.

5. Limpieza

El quinto paso es realizar una limpieza de hielo seco en la estación de limpieza para eliminar el agente de liberación, lo cual es conveniente para el proceso de recubrimiento de pegamento posterior.

6. Glue

El sexto paso es aplicar pegamento estructural en la estación robot de pegado. La posición de pegado, la velocidad del pegamento y la salida de pegamento se ajustan con precisión. Parte de la conexión con las piezas metálicas está remachada, que se lleva a cabo en la estación remachada.

7. Inspección de la asamblea

Después de aplicar el pegamento, se ensamblan los paneles internos y externos. Después de curarse el pegamento, se realiza la detección de luz azul para garantizar la precisión dimensional de agujeros de claves, puntos, líneas y superficies.

La fibra de carbono es más difícil de procesar

La fibra de carbono tiene la fuerte resistencia a la tracción de los materiales de carbono y la procesabilidad blanda de las fibras. La fibra de carbono es un material nuevo con excelentes propiedades mecánicas. Tome la fibra de carbono y nuestro acero común como ejemplo, la resistencia de la fibra de carbono es de alrededor de 400 a 800 MPa, mientras que la resistencia del acero ordinario es de 200 a 500 MPa. Mirar la dureza, la fibra de carbono y el acero son básicamente similares, y no hay una diferencia obvia.

La fibra de carbono tiene mayor resistencia y peso más ligero, por lo que la fibra de carbono se puede llamar el rey de los nuevos materiales. Debido a esta ventaja, durante el procesamiento de compuestos reforzados con fibra de carbono (CFRP), la matriz y las fibras tienen interacciones internas complejas, lo que hace que sus propiedades físicas sean diferentes de las de los metales. La densidad de CFRP es mucho menor que la de los metales, mientras que la resistencia es mayor que la mayoría de los metales. Debido a la inhomogeneidad de CFRP, la extracción de fibra o el desprendimiento de fibra de matriz a menudo ocurre durante el procesamiento; CFRP tiene una alta resistencia al calor y una resistencia de desgaste, lo que lo hace más exigente para el equipo durante el procesamiento, por lo que se genera una gran cantidad de calor de corte en el proceso de producción, lo que es más grave para el uso del equipo.

Al mismo tiempo, con la expansión continua de sus campos de aplicación, los requisitos se están volviendo cada vez más delicados, y los requisitos para la aplicabilidad de los materiales y los requisitos de calidad para CFRP se están volviendo cada vez más estrictos, lo que también hace que el costo de procesamiento aumente.

Procesamiento de la tabla de fibra de carbono

Después de curar y formar la placa de fibra de carbono, se requiere un procesamiento posterior, como el corte y la perforación para los requisitos de precisión o las necesidades de ensamblaje. En las mismas condiciones, como los parámetros del proceso de corte y la profundidad de corte, la selección de herramientas y simulacros de diferentes materiales, tamaños y formas tendrá efectos muy diferentes. Al mismo tiempo, factores como la fuerza, la dirección, el tiempo y la temperatura de las herramientas y los ejercicios también afectarán los resultados del procesamiento.

En el proceso de postprocesamiento, intente elegir una herramienta afilada con recubrimiento de diamantes y una broca de taladro de carburo sólido. La resistencia al desgaste de la herramienta y la broca en sí determina la calidad del procesamiento y la vida útil de la herramienta. Si la herramienta y la broca de taladro no son lo suficientemente afiladas o se usan de manera incorrecta, no solo acelerará el desgaste, aumentará el costo de procesamiento del producto, sino que también causará daños a la placa, afectando la forma y el tamaño de la placa y la estabilidad de las dimensiones de los agujeros y las surtas en la placa. Causa el desgarro en capas del material, o incluso el colapso del bloque, lo que resulta en el desguace de todo el tablero.

Al perforarHojas de fibra de carbono, cuanto más rápida sea la velocidad, mejor será el efecto. En la selección de brocas de perforación, el diseño único de la punta de perforación de la broca del borde facial PCD8 es más adecuado para las hojas de fibra de carbono, lo que puede penetrar mejor en las láminas de fibra de carbono y reducir el riesgo de delaminación.

Al cortar las gruesas láminas de fibra de carbono, se recomienda usar un cortador de compresión de doble filo con un diseño de borde helicoidal izquierdo y derecho. Este filo de corte afilado tiene puntas helicoidales superiores e inferiores para equilibrar la fuerza axial de la herramienta hacia arriba y hacia abajo durante el corte. , para garantizar que la fuerza de corte resultante se dirija al lado interno del material, para obtener condiciones de corte estables y suprimir la aparición de delaminación del material. El diseño de los bordes en forma de diamante superior e inferior del enrutador del "borde de la piña" también puede cortar efectivamente las láminas de fibra de carbono. Su flauta de chips profunda puede quitar mucho calor de corte a través de la descarga de chips durante el proceso de corte, para evitar daños a la fibra de carbono. Propiedades de la hoja.

01 Fibra larga continua

Características del producto:La forma del producto más común de los fabricantes de fibra de carbono, el paquete está compuesto por miles de monofilamentos, que se dividen en tres tipos de acuerdo con el método de torsión: NT (nunca retorcido, sin cuenco), UT (no cuencado, sin pestañear), TT o ST (retorcido, retorcido), de los cuales NT es la fibra de carbono más común utilizada.

Aplicación principal:Se utiliza principalmente para materiales compuestos como CFRP, CFRTP o materiales compuestos C/C, y los campos de aplicación incluyen equipos de aeronaves/aeroespaciales, artículos deportivos y piezas de equipos industriales.

02 hilo de fibra básica

Características del producto:El hilo de fibra corto para hilos cortos, hilados de fibras de carbono cortas, como las fibras de carbono a base de tono de uso general, suelen ser productos en forma de fibras cortas.

Usos principales:Materiales de aislamiento de calor, materiales anti-fricción, piezas compuestas de C/C, etc.

03 tela de fibra de carbono

Características del producto:Está hecho de fibra de carbono continua o hilo de fibra de carbono hilado. Según el método de tejido, las telas de fibra de carbono se pueden dividir en telas tejidas, telas tejidas y telas no tejidas. En la actualidad, las telas de fibra de carbono suelen ser telas tejidas.

Aplicación principal:Al igual que la fibra de carbono continua, utilizada principalmente en materiales compuestos como CFRP, CFRTP o materiales compuestos C/C, y los campos de aplicación incluyen equipos de aeronaves/aeroespaciales, artículos deportivos y piezas de equipos industriales.

04 cinturón trenzado de fibra de carbono

Características del producto:Pertenece a una especie de tela de fibra de carbono, que también está tejida de fibra de carbono continua o hilo de fibra de carbono.

Uso principal:Se utiliza principalmente para materiales de refuerzo a base de resina, especialmente para la producción y procesamiento de productos tubulares.

05 fibra de carbono picado

Características del producto:A diferencia del concepto de hilo de fibra de carbono, generalmente se prepara a partir de la fibra de carbono continua a través del procesamiento picado, y la longitud picada de la fibra se puede cortar de acuerdo con las necesidades del cliente.

Usos principales:Generalmente se usa como una mezcla de plásticos, resinas, cemento, etc., mezclando en la matriz, se pueden mejorar las propiedades mecánicas, la resistencia al desgaste, la conductividad eléctrica y la resistencia al calor; En los últimos años, las fibras de refuerzo en los compuestos de fibra de carbono de impresión 3D son en su mayoría fibras de carbono picadas. principal.

06 Molilla de fibra de carbono

Características del producto:Dado que la fibra de carbono es un material frágil, se puede preparar en material de fibra de carbono en polvo después de moler, es decir, moler la fibra de carbono.

Aplicación principal:Similar a la fibra de carbono picado, pero rara vez se usa en el refuerzo de cemento; Por lo general, se usa como un compuesto de plástico, resina, caucho, etc. para mejorar las propiedades mecánicas, la resistencia al desgaste, la conductividad eléctrica y la resistencia al calor de la matriz.

07 alfombra de fibra de carbono

Características del producto:La forma principal es el sentido o la alfombra. Primero, las fibras cortas están en capas por cardado mecánico y otros métodos, y luego se preparan mediante golpes de aguja; También conocido como tela no tejida de fibra de carbono, pertenece a una especie de tela tejida de fibra de carbono.Usos principales:Materiales de aislamiento térmico, sustratos de materiales de aislamiento térmico moldeado, capas protectoras resistentes al calor y sustratos de capas resistentes a la corrosión, etc.

08 papel de fibra de carbono

Características del producto:Se prepara a partir de fibra de carbono mediante un proceso de fabricación de papel seco o húmedo.

Usos principales:placas antiestáticas, electrodos, conos de altavoces y placas de calefacción; Las aplicaciones calientes en los últimos años son nuevos materiales de cátodo de batería de vehículos de energía, etc.

09 prepregio de fibra de carbono

Características del producto:un material intermedio semi-endurecido hecho de resina termoestable impregnada de fibra de carbono, que tiene excelentes propiedades mecánicas y se usa ampliamente; El ancho del prepregio de la fibra de carbono depende del tamaño del equipo de procesamiento, y las especificaciones comunes incluyen material prepregado de 300 mm, 600 mm y 1000 mm de ancho.

Aplicación principal:Aeronaves/equipos aeroespaciales, artículos deportivos y equipos industriales, etc.

010 Material compuesto de fibra de carbono

Características del producto:Material de moldeo por inyección hecho de resina termoplástica o termoestable mezclada con fibra de carbono, la mezcla se agrega con varios aditivos y fibras picadas, y luego se somete a un proceso de compuesto.

Aplicación principal:Confiando en la excelente conductividad eléctrica del material, alta rigidez y ventajas livianas, se usa principalmente en las embaliles de equipos y otros productos.

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