คาร์บอนไฟเบอร์ เป็นวัสดุไฟเบอร์ที่มีปริมาณคาร์บอนมากกว่า 95% มันมีคุณสมบัติเชิงกลเคมีไฟฟ้าและคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมอื่น ๆ มันเป็น "ราชาแห่งวัสดุใหม่" และวัสดุเชิงกลยุทธ์ที่ขาดในการพัฒนาทางทหารและพลเรือน รู้จักกันในชื่อ "ทองคำสีดำ"
สายการผลิตของคาร์บอนไฟเบอร์มีดังนี้:
คาร์บอนไฟเบอร์เรียวทำอย่างไร?
เทคโนโลยีกระบวนการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์ได้พัฒนามาแล้วและครบกำหนดแล้ว ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์มันเป็นที่ชื่นชอบมากขึ้นเรื่อย ๆ จากทุกเดินชีวิตโดยเฉพาะอย่างยิ่งการเติบโตที่แข็งแกร่งของการบินรถยนต์รถไฟใบมีดพลังงานลม ฯลฯ และเอฟเฟกต์การขับขี่การพัฒนาอุตสาหกรรมคาร์บอนไฟเบอร์ . กลุ่มเป้าหมายนั้นกว้างขึ้น
ห่วงโซ่อุตสาหกรรมคาร์บอนไฟเบอร์สามารถแบ่งออกเป็นต้นน้ำและปลายน้ำ ต้นน้ำมักจะหมายถึงการผลิตวัสดุเฉพาะคาร์บอนไฟเบอร์ ปลายน้ำมักจะหมายถึงการผลิตส่วนประกอบแอปพลิเคชันคาร์บอนไฟเบอร์ บริษัท ในระหว่างต้นน้ำและปลายน้ำสามารถคิดว่าพวกเขาเป็นผู้ให้บริการอุปกรณ์ในกระบวนการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์ ดังแสดงในรูป:
กระบวนการทั้งหมดตั้งแต่ผ้าไหมดิบไปจนถึงคาร์บอนไฟเบอร์ต้นน้ำของห่วงโซ่อุตสาหกรรมคาร์บอนไฟเบอร์จำเป็นต้องผ่านกระบวนการต่าง ๆ เช่นเตาหลอมออกซิเดชั่นเตาเผาคาร์บอนเตาหลอมกราฟการรักษาพื้นผิวและการปรับขนาด โครงสร้างไฟเบอร์ถูกครอบงำด้วยคาร์บอนไฟเบอร์
ต้นน้ำของห่วงโซ่อุตสาหกรรมคาร์บอนไฟเบอร์เป็นของอุตสาหกรรมปิโตรเคมีและอะคริโลนิทรีลส่วนใหญ่ได้รับจากการกลั่นน้ำมันดิบการแตกการเกิดออกซิเดชันแอมโมเนีย ฯลฯ ; Polyacrylonitrile precursor เส้นใยคาร์บอนไฟเบอร์ได้มาจากการออกซิไดซ์และคาร์บอนไฟเบอร์ precursor และวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ได้มาจากการประมวลผลไฟเบอร์คาร์บอนและเรซินคุณภาพสูงเพื่อตอบสนองความต้องการของการใช้งาน
กระบวนการผลิตของคาร์บอนไฟเบอร์ส่วนใหญ่รวมถึงการวาดการร่างการรักษาเสถียรภาพคาร์บอนและกราฟิค ดังแสดงในรูป:
การวาดภาพ:นี่เป็นขั้นตอนแรกในกระบวนการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์ ส่วนใหญ่จะแยกวัตถุดิบออกเป็นเส้นใยซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ ในระหว่างกระบวนการนี้การถ่ายโอนมวลและการถ่ายเทความร้อนระหว่างของเหลวหมุนและของเหลวแข็งตัวและในที่สุดก็มีการตกตะกอน เส้นใยสร้างโครงสร้างเจล
ร่าง:ต้องใช้อุณหภูมิ 100 ถึง 300 องศาในการทำงานร่วมกับผลกระทบของเส้นใยที่มุ่งเน้น นอกจากนี้ยังเป็นขั้นตอนสำคัญในโมดูลัสสูงการเสริมแรงสูงความหนาแน่นและการปรับแต่งของเส้นใย PAN
ความมั่นคง:โซ่ macromolecular เชิงเส้นเทอร์โมพลาสติกจะถูกเปลี่ยนเป็นโครงสร้างสี่เหลี่ยมคางหมูที่ทนต่อความร้อนที่ไม่ได้พลาสติกโดยวิธีการให้ความร้อนและการออกซิเดชั่นที่ 400 องศา อุณหพลศาสตร์อยู่ในสถานะที่มั่นคง
การทำให้เป็นคาร์บอน:มีความจำเป็นที่จะต้องขับไล่องค์ประกอบที่ไม่ใช่คาร์บอนในกระทะที่อุณหภูมิ 1,000 ถึง 2,000 องศาและในที่สุดก็สร้างเส้นใยคาร์บอนด้วยโครงสร้างกราไฟท์ turbostratic ที่มีปริมาณคาร์บอนมากกว่า 90%
กราฟิค: ต้องใช้อุณหภูมิ 2,000 ถึง 3,000 องศาในการแปลงวัสดุคาร์บอนอสัณฐานและ turbostratic เป็นโครงสร้างกราไฟท์สามมิติซึ่งเป็นมาตรการทางเทคนิคหลักในการปรับปรุงโมดูลัสของเส้นใยคาร์บอน
กระบวนการโดยละเอียดของคาร์บอนไฟเบอร์จากกระบวนการผลิตผ้าไหมดิบไปจนถึงผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปคือผ้าไหมดิบกระทะผลิตโดยกระบวนการผลิตผ้าไหมดิบก่อนหน้านี้ หลังจากวาดด้วยความร้อนแบบเปียกของเครื่องป้อนลวดมันจะถูกถ่ายโอนไปยังเตาหลอมก่อนออกซิเดชันโดยเครื่องวาดภาพ หลังจากถูกอบที่อุณหภูมิการไล่ระดับสีที่แตกต่างกันในกลุ่มเตาเผาออกซิเดชันก่อนเกิดเส้นใยออกซิไดซ์จะเกิดขึ้นนั่นคือเส้นใยออกซิไดซ์ล่วงหน้า เส้นใย pre-oxidized จะถูกสร้างขึ้นเป็นเส้นใยคาร์บอนหลังจากผ่านเตาเผาคาร์บอนอุณหภูมิกลางอุณหภูมิและอุณหภูมิสูง จากนั้นเส้นใยคาร์บอนจะได้รับการรักษาพื้นผิวขั้นสุดท้ายการปรับขนาดการอบแห้งและกระบวนการอื่น ๆ เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์คาร์บอนไฟเบอร์ - กระบวนการทั้งหมดของการให้อาหารลวดอย่างต่อเนื่องและการควบคุมที่แม่นยำปัญหาเล็กน้อยในกระบวนการใด ๆ จะส่งผลกระทบต่อการผลิตที่มั่นคงและคุณภาพของผลิตภัณฑ์คาร์บอนไฟเบอร์สุดท้าย การผลิตคาร์บอนไฟเบอร์มีการไหลของกระบวนการที่ยาวนานจุดสำคัญทางเทคนิคจำนวนมากและอุปสรรคการผลิตที่สูง มันเป็นการบูรณาการหลายสาขาวิชาและเทคโนโลยี
ข้างต้นคือการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์ลองมาดูกันว่าผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ใช้กันอย่างไร!
การแปรรูปผลิตภัณฑ์ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์
1. การตัด
prepreg ถูกนำออกจากห้องเย็นที่ลบ 18 องศา หลังจากตื่นแล้วขั้นตอนแรกคือการตัดวัสดุอย่างแม่นยำตามแผนภาพวัสดุบนเครื่องตัดอัตโนมัติ
2. ปู
ขั้นตอนที่สองคือการวาง prepreg บนเครื่องมือการวางและวางเลเยอร์ที่แตกต่างกันตามข้อกำหนดการออกแบบ กระบวนการทั้งหมดดำเนินการภายใต้ตำแหน่งเลเซอร์
3. การขึ้นรูป
ผ่านหุ่นยนต์จัดการอัตโนมัติ preform จะถูกส่งไปยังเครื่องขึ้นรูปเพื่อการบีบอัดการขึ้นรูป
4. การตัด
หลังจากขึ้นรูปชิ้นงานจะถูกส่งไปยังเวิร์กสเตชันหุ่นยนต์ตัดสำหรับขั้นตอนที่สี่ของการตัดและ deburring เพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำมิติของชิ้นงาน กระบวนการนี้ยังสามารถดำเนินการบน CNC
5. การทำความสะอาด
ขั้นตอนที่ห้าคือการทำความสะอาดน้ำแข็งแห้งที่สถานีทำความสะอาดเพื่อลบสารปลดปล่อยซึ่งสะดวกสำหรับกระบวนการเคลือบกาวที่ตามมา
6. กาว
ขั้นตอนที่หกคือการใช้กาวโครงสร้างที่สถานีหุ่นยนต์ติดกาว ตำแหน่งกาวความเร็วกาวและเอาต์พุตกาวถูกปรับทั้งหมดอย่างถูกต้อง ส่วนหนึ่งของการเชื่อมต่อกับชิ้นส่วนโลหะถูกตรึงซึ่งดำเนินการที่สถานีโลดโผน
7. การตรวจสอบการชุมนุม
หลังจากใช้กาวจะมีการประกอบแผงด้านในและด้านนอก หลังจากกาวหายไปการตรวจจับแสงสีน้ำเงินจะดำเนินการเพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำในมิติของรูกุญแจจุดเส้นและพื้นผิว
คาร์บอนไฟเบอร์นั้นยากต่อการประมวลผล
คาร์บอนไฟเบอร์มีทั้งความต้านทานแรงดึงที่แข็งแกร่งของวัสดุคาร์บอนและความสามารถในการประมวลผลที่อ่อนนุ่มของเส้นใย คาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุใหม่ที่มีคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยม ใช้คาร์บอนไฟเบอร์และเหล็กกล้าทั่วไปของเราเป็นตัวอย่างความแข็งแรงของคาร์บอนไฟเบอร์อยู่ที่ประมาณ 400 ถึง 800 MPa ในขณะที่ความแข็งแรงของเหล็กธรรมดาคือ 200 ถึง 500 MPa การดูความเหนียวคาร์บอนไฟเบอร์และเหล็กนั้นคล้ายกันโดยทั่วไปและไม่มีความแตกต่างที่ชัดเจน
คาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงสูงและน้ำหนักเบาดังนั้นคาร์บอนไฟเบอร์สามารถเรียกได้ว่าเป็นกษัตริย์ของวัสดุใหม่ เนื่องจากข้อได้เปรียบนี้ในระหว่างการประมวลผลคอมโพสิตเสริมคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) เมทริกซ์และเส้นใยมีปฏิสัมพันธ์ภายในที่ซับซ้อนทำให้คุณสมบัติทางกายภาพแตกต่างจากโลหะ ความหนาแน่นของ CFRP นั้นเล็กกว่าโลหะมากในขณะที่ความแข็งแรงมากกว่าโลหะส่วนใหญ่ เนื่องจากความไม่ลงรอยกันของ CFRP การดึงไฟเบอร์หรือการปลดเส้นใยเมทริกซ์มักเกิดขึ้นในระหว่างการประมวลผล CFRP มีความต้านทานความร้อนสูงและความต้านทานการสึกหรอซึ่งทำให้มีความต้องการอุปกรณ์มากขึ้นในระหว่างการประมวลผลดังนั้นความร้อนในการตัดจำนวนมากจะเกิดขึ้นในกระบวนการผลิตซึ่งรุนแรงกว่าสำหรับการสึกหรอของอุปกรณ์
ในเวลาเดียวกันด้วยการขยายตัวอย่างต่อเนื่องของฟิลด์แอปพลิเคชันข้อกำหนดจะมีความละเอียดอ่อนมากขึ้นเรื่อย ๆ และข้อกำหนดสำหรับการบังคับใช้วัสดุและข้อกำหนดด้านคุณภาพสำหรับ CFRP นั้นเข้มงวดมากขึ้นเรื่อย ๆ เพิ่มขึ้น
การประมวลผลบอร์ดคาร์บอนไฟเบอร์
หลังจากบอร์ดคาร์บอนไฟเบอร์ได้รับการรักษาและก่อตัวขึ้นการโพสต์การประมวลผลเช่นการตัดและการขุดเจาะเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับข้อกำหนดที่แม่นยำหรือความต้องการการประกอบ ภายใต้เงื่อนไขเดียวกันเช่นพารามิเตอร์กระบวนการตัดและความลึกการตัดการเลือกเครื่องมือและการฝึกซ้อมของวัสดุขนาดและรูปร่างที่แตกต่างกันจะมีผลกระทบที่แตกต่างกันมาก ในเวลาเดียวกันปัจจัยต่าง ๆ เช่นความแข็งแรงทิศทางเวลาและอุณหภูมิของเครื่องมือและการฝึกซ้อมจะส่งผลต่อผลการประมวลผล
ในกระบวนการโพสต์การประมวลผลลองเลือกเครื่องมือที่คมชัดด้วยการเคลือบเพชรและบิตสว่านคาร์ไบด์ที่เป็นของแข็ง ความต้านทานการสึกหรอของเครื่องมือและบิตสว่านเองจะกำหนดคุณภาพของการประมวลผลและอายุการใช้งานของเครื่องมือ หากเครื่องมือและสว่านเจาะไม่คมหรือใช้อย่างไม่เหมาะสมมันจะไม่เพียง แต่เร่งการสึกหรอเพิ่มค่าใช้จ่ายในการประมวลผลของผลิตภัณฑ์ แต่ยังทำให้เกิดความเสียหายต่อจานส่งผลกระทบต่อรูปร่างและขนาดของแผ่นและ ความเสถียรของขนาดของรูและร่องบนจาน ทำให้เกิดการฉีกขาดของวัสดุหรือแม้กระทั่งบล็อกการล่มสลายส่งผลให้เกิดการลื่นไถลของบอร์ดทั้งหมด
เมื่อเจาะแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ยิ่งความเร็วเร็วเท่าไหร่ก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ในการเลือกบิตสว่านการออกแบบปลายสว่านที่เป็นเอกลักษณ์ของบิตสว่านขอบใบหน้า PCD8 เหมาะสำหรับแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ซึ่งสามารถเจาะแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ได้ดีกว่าและลดความเสี่ยงของการปนเปื้อน
เมื่อตัดแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์หนาขอแนะนำให้ใช้เครื่องกัดบีบอัดแบบสองด้านที่มีการออกแบบขอบขดลวดซ้ายและขวา ขอบตัดคมนี้มีเคล็ดลับทั้งบนและล่างเพื่อความสมดุลของแรงตามแนวแกนของเครื่องมือขึ้นและลงระหว่างการตัด เพื่อให้แน่ใจว่าแรงตัดผลลัพธ์จะถูกนำไปยังด้านในของวัสดุเพื่อให้ได้เงื่อนไขการตัดที่มั่นคงและยับยั้งการเกิดขึ้นของการแยกวัสดุ การออกแบบขอบรูปเพชรบนและล่างของเราเตอร์ "Pineapple Edge" ยังสามารถตัดแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ฟลุตชิปลึกของมันสามารถนำความร้อนตัดจำนวนมากผ่านการปล่อยชิปในระหว่างกระบวนการตัดเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อคาร์บอนไฟเบอร์ คุณสมบัติแผ่น
01 เส้นใยยาวต่อเนื่อง
คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์:รูปแบบผลิตภัณฑ์ที่พบบ่อยที่สุดของผู้ผลิตคาร์บอนไฟเบอร์ชุดประกอบด้วย monofilaments หลายพันซึ่งแบ่งออกเป็นสามประเภทตามวิธีการบิด: NT (ไม่เคยบิด, ไม่ได้รับรางวัล), UT บิดบิด) ซึ่ง NT เป็นคาร์บอนไฟเบอร์ที่ใช้กันมากที่สุด
แอปพลิเคชั่นหลัก:ส่วนใหญ่ใช้สำหรับวัสดุคอมโพสิตเช่น CFRP, CFRTP หรือ C/C วัสดุคอมโพสิตและสนามแอปพลิเคชันรวมถึงอุปกรณ์อากาศยาน/อวกาศและอวกาศสินค้ากีฬาและชิ้นส่วนอุปกรณ์อุตสาหกรรม
02 เส้นใยเส้นใยหลัก
คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์:เส้นด้ายเส้นใยสั้นสำหรับสั้นเส้นด้ายปั่นจากเส้นใยคาร์บอนสั้นเช่นเส้นใยคาร์บอนที่ใช้กับพิทช์อเนกประสงค์มักจะเป็นผลิตภัณฑ์ในรูปแบบของเส้นใยสั้น
การใช้งานหลัก:วัสดุฉนวนกันความร้อนวัสดุต่อต้านแรงเสียดทานชิ้นส่วน c/c คอมโพสิต ฯลฯ
03 ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์
คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์:มันทำจากคาร์บอนไฟเบอร์อย่างต่อเนื่องหรือเส้นด้ายปั่นคาร์บอนไฟเบอร์ ตามวิธีการทอผ้าผ้าคาร์บอนไฟเบอร์สามารถแบ่งออกเป็นผ้าทอผ้าถักนิตติ้งและผ้าที่ไม่ทอ ในปัจจุบันผ้าคาร์บอนไฟเบอร์มักจะเป็นผ้าทอ
แอปพลิเคชั่นหลัก:เช่นเดียวกับคาร์บอนไฟเบอร์อย่างต่อเนื่องส่วนใหญ่ใช้ในวัสดุคอมโพสิตเช่น CFRP, CFRTP หรือ C/C คอมโพสิตวัสดุและสนามแอปพลิเคชันรวมถึงอุปกรณ์เครื่องบิน/การบินและอวกาศสินค้ากีฬาและชิ้นส่วนอุปกรณ์อุตสาหกรรม
04 สายพานถักคาร์บอนไฟเบอร์
คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์:มันเป็นของผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ชนิดหนึ่งซึ่งสานจากคาร์บอนไฟเบอร์อย่างต่อเนื่องหรือเส้นด้ายปั่นคาร์บอนไฟเบอร์
การใช้งานหลัก:ส่วนใหญ่ใช้สำหรับวัสดุเสริมแรงตามเรซินโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตและการประมวลผลผลิตภัณฑ์ท่อ
05 คาร์บอนไฟเบอร์สับ
