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fibra de carbono Es un material de fibra con un contenido de carbono superior al 95%. Tiene excelentes propiedades mecánicas, químicas, eléctricas y otras excelentes propiedades. Es el “rey de los nuevos materiales” y un material estratégico que falta en el desarrollo militar y civil. Conocido como “Oro Negro”.

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

¿Cómo se fabrica 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, se ve cada vez más favorecido por todos los ámbitos de la vida, especialmente el fuerte crecimiento de la aviación, los automóviles, los ferrocarriles, las palas de energía eólica, etc. y su efecto impulsor, 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 que se encuentran entre el upstream y el downstream pueden considerarlos 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 industrial de la fibra de carbono, debe pasar por procesos como hornos de oxidación, hornos de carbonización, hornos de grafitización, tratamiento de superficies y dimensionamiento. La estructura de la fibra está dominada por la fibra de carbono.

El upstream de la cadena industrial de la fibra de carbono pertenece a la industria petroquímica, y el acrilonitrilo se obtiene principalmente mediante refinación de petróleo crudo, craqueo, 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 fibra de carbono y resina de alta calidad para cumplir con los requisitos de la aplicación.

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

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

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

Estabilidad:La cadena macromolecular lineal PAN termoplástica se transforma en una estructura trapezoidal no plástica resistente al calor mediante el método de calentamiento y oxidación a 400 grados, de modo que no se derrita ni sea inflamable a alta temperatura, manteniendo la forma de la fibra, y la termodinámica se encuentra en un estado estable.

Carbonización:Es necesario expulsar los elementos no carbonosos del PAN a una temperatura de 1.000 a 2.000 grados y, finalmente, generar fibras de carbono con una estructura de grafito turboestrático con un contenido de carbono superior al 90%.

Tejido de fibra de carbono

Grafitización: Se requiere una temperatura de 2.000 a 3.000 grados para convertir materiales carbonizados amorfos y turboestráticos en estructuras tridimensionales de grafito, 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 PAN se produce mediante el proceso de producción de seda cruda anterior. Después del estirado previo mediante el calor húmedo del alimentador de alambre, la máquina trefiladora lo transfiere secuencialmente al horno de preoxidación. Después de hornearse a diferentes gradientes de temperatura en el grupo del horno de preoxidación, se forman fibras oxidadas, es decir, fibras preoxidadas; las fibras preoxidadas se transforman en fibras de carbono después de pasar por hornos de carbonización de temperatura media y alta; Luego, las fibras de carbono se someten a un tratamiento superficial final, apresto, secado y otros procesos para obtener productos de fibra de carbono. . Todo el proceso de alimentación continua de alambre 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 técnicos clave 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. Cortar

El material preimpregnado se retira de la cámara frigorífica a -18 grados. Después de despertar, el primer paso es cortar con precisión el material de acuerdo con el diagrama de materiales en la máquina cortadora automática.

2. Pavimentación

El segundo paso es colocar el preimpregnado sobre la herramienta de colocación y colocar diferentes capas según los requisitos de diseño. Todos los procesos se llevan a cabo bajo posicionamiento láser.

3. Formando

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

4. Cortar

Después del conformado, la pieza de trabajo se envía a la estación de trabajo del robot de corte para el cuarto paso de corte y desbarbado 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 con hielo seco en la estación de limpieza para eliminar el agente desmoldante, lo cual es conveniente para el posterior proceso de recubrimiento de pegamento.

6. Pegamento

El sexto paso consiste en aplicar cola estructural en la estación del robot encolador. La posición de pegado, la velocidad del pegamento y la salida del pegamento se ajustan con precisión. Parte de la unión con las piezas metálicas se realiza mediante remachado, que se realiza en la estación de remachado.

7. Inspección de montaje

Después de aplicar el pegamento, se ensamblan los paneles interior y exterior. Una vez curado el pegamento, se realiza una detección de luz azul para garantizar la precisión dimensional de los orificios, puntos, líneas y superficies.

La fibra de carbono es más difícil de procesar.

La fibra de carbono tiene tanto la fuerte resistencia a la tracción de los materiales de carbono como la suave procesabilidad de las fibras. La fibra de carbono es un material nuevo con excelentes propiedades mecánicas. Tomemos como ejemplo la fibra de carbono y nuestro acero común, la resistencia de la fibra de carbono es de alrededor de 400 a 800 MPa, mientras que la resistencia del acero común es de 200 a 500 MPa. En cuanto a 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 se puede considerar que la fibra de carbono es 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 a las de los metales. La densidad del CFRP es mucho menor que la de los metales, mientras que la resistencia es mayor que la de la mayoría de los metales. Debido a la falta de homogeneidad del CFRP, a menudo se produce arrancamiento de la fibra o desprendimiento de la fibra de la matriz durante el procesamiento; El CFRP tiene una alta resistencia al calor y al 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 desgaste del equipo.

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

Procesamiento de tableros de fibra de carbono.

Una vez curado y formado el tablero de fibra de carbono, se requiere un posprocesamiento, como corte y perforación, para requisitos de precisión o necesidades de ensamblaje. En las mismas condiciones, como los parámetros del proceso de corte y la profundidad de corte, la selección de herramientas y brocas de diferentes materiales, tamaños y formas tendrá efectos muy diferentes. Al mismo tiempo, factores como la resistencia, la dirección, el tiempo y la temperatura de las herramientas y brocas también afectarán los resultados del procesamiento.

En el proceso de posprocesamiento, intente elegir una herramienta afilada con revestimiento de diamante y una broca de carburo sólido. La resistencia al desgaste de la herramienta y de la propia broca determina la calidad del procesamiento y la vida útil de la herramienta. Si la herramienta y la broca no están lo suficientemente afiladas o se usan incorrectamente, 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 el Estabilidad de las dimensiones de los agujeros y ranuras de la placa. Provoca el desgarro del material en capas, o incluso el colapso del bloque, lo que provoca el desguace de todo el tablero.

Al perforarláminas de fibra de carbono, cuanto más rápida sea la velocidad, mejor será el efecto. En la selección de brocas, el diseño exclusivo de la punta de perforación de la broca de borde frontal PCD8 es más adecuado para láminas de fibra de carbono, que pueden penetrar mejor las láminas de fibra de carbono y reducir el riesgo de delaminación.

Al cortar láminas gruesas de fibra de carbono, se recomienda utilizar una fresa de compresión de doble filo con un diseño de borde helicoidal izquierdo y derecho. Este filo afilado tiene puntas helicoidales superior e inferior 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, a fin de obtener condiciones de corte estables y suprimir la aparición de delaminación del material. El diseño de los bordes superior e inferior en forma de diamante del enrutador "Pineapple Edge" también puede cortar eficazmente láminas de fibra de carbono. Su ranura de viruta profunda puede eliminar una gran cantidad de calor de corte mediante la descarga de virutas durante el proceso de corte, para evitar daños a la fibra de carbono. propiedades de la hoja.

01 Fibra larga continua

Características del producto:El haz, la forma de producto más común de los fabricantes de fibra de carbono, se compone de miles de monofilamentos, que se dividen en tres tipos según el método de torsión: NT (Never Twisted, untwisted), UT (Untwisted, sin torcer), TT o ST ( Retorcida, retorcida), de las cuales NT es la fibra de carbono más utilizada.

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

02 Hilo de fibra discontinua

Características del producto:Los hilos de fibra corta, los hilos hilados a partir de fibras de carbono cortas, como las fibras de carbono de uso general a base de brea, suelen ser productos en forma de fibras cortas.

Usos principales:materiales de aislamiento térmico, materiales antifricción, piezas compuestas C/C, etc.

03 Tela de fibra de carbono

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

Aplicación principal:Lo mismo que la fibra de carbono continua, se utiliza principalmente en materiales compuestos como CFRP, CFRTP o materiales compuestos C/C, y los campos de aplicación incluyen equipos aeronáuticos/aeroespaciales, artículos deportivos y piezas de equipos industriales.

04 Cinturón trenzado de fibra de carbono

Características del producto:Pertenece a un tipo de tejido de fibra de carbono, que también se teje a partir de fibra de carbono continua o hilo hilado 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 picada

Características del producto:A diferencia del concepto de hilo hilado de fibra de carbono, generalmente se prepara a partir de fibra de carbono continua mediante un procesamiento cortado, y la longitud cortada de la fibra se puede cortar según las necesidades del cliente.

Usos principales:Generalmente se utiliza como una mezcla de plásticos, resinas, cemento, etc., al mezclarlos 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 para impresión 3D son en su mayoría fibras de carbono cortadas. principal.

06 Pulido de fibra de carbono

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

Aplicación principal:similar a la fibra de carbono picada, pero rara vez se utiliza en refuerzo de cemento; Suele utilizarse como compuesto de plástico, resina, caucho, etc. para mejorar las propiedades mecánicas, resistencia al desgaste, conductividad eléctrica y resistencia al calor de la matriz.

07 estera de fibra de carbono

Características del producto:La forma principal es fieltro o tapete. Primero, las fibras cortas se estratifican mediante cardado mecánico y otros métodos, y luego se preparan mediante punzonado; También conocida como tela no tejida de fibra de carbono, pertenece a un tipo de tejido de fibra de carbono.Usos principales:materiales de aislamiento térmico, sustratos de materiales de aislamiento térmico moldeados, 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, electrodos, conos de altavoz y placas calefactoras antiestáticas; Las aplicaciones más populares en los últimos años son materiales de cátodos de baterías de vehículos de nueva energía, etc.

09 Preimpregnado de fibra de carbono

Características del producto:un material intermedio semiendurecido hecho de resina termoendurecible impregnada de fibra de carbono, que tiene excelentes propiedades mecánicas y es ampliamente utilizado; El ancho del preimpregnado de fibra de carbono depende del tamaño del equipo de procesamiento, y las especificaciones comunes incluyen material preimpregnado de 300 mm, 600 mm y 1000 mm de ancho.

Aplicación principal:equipos aeronáuticos/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, a la mezcla se le agregan diversos aditivos y fibras picadas, y luego se somete a un proceso de composición.

Aplicación principal:Gracias a la excelente conductividad eléctrica, la alta rigidez y las ventajas de ligereza del material, se utiliza principalmente en carcasas de equipos y otros productos.

También producimosmecha directa de fibra de vidrio,esteras de fibra de vidrio, malla de fibra de vidrio, ymecha tejida de fibra de vidrio.

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