Gabay sa Pagproseso ng Carbon Fiber Composites
Carbon Fiber Composites: Gabay sa Pagproseso
Ang pagproseso ng mga composite ng carbon fiber (CF) ay isang nakakalito na negosyo, kung isasaalang-alang ng karamihan sa mga inhinyero na nag-iisip ng paggawa o pagdidisenyo ay nagmula sa background ng pagdidisenyo ng mga metal na bahagi.ito ay tinatawag na itim na aluminyo, at ang disenyo at katha nito ay inilarawan bilang itim na sining.Ano ba talaga?
Ang layunin ng gabay sa disenyo na ito ay magbigay ng pangkalahatang impormasyon at mga detalye sa mga carbon fiber composite na materyales at ilang mga alituntunin para sa pagdidisenyo ng magaan na mga produktong may mataas na pagganap na may mga carbon fiber composite.
Bakit Carbon Fiber
Ang mga composite ng carbon fiber ay may pambihirang mekanikal na katangian kumpara sa mga homogenous na metal at plastik.Ang materyal ay malakas, matigas, at magaan.Ang mga composite na ito ang materyal na mapagpipilian para sa mga application kung saan ang magaan at mahusay na pagganap ay pinakamahalaga, tulad ng mga bahagi para sa spacecraft, fighter aircraft, at mga race car.
Ano ang Carbon Fiber Composites
Ang mga composite na materyales ay ginawa sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng reinforcement (fiber) sa matrix (resin), at ang kumbinasyong ito ng fiber at matrix ay nagbibigay ng mga katangiang higit sa alinman sa mga materyales lamang.Sa isang pinagsama-samang materyal, ang hibla ay nagdadala ng karamihan sa pagkarga at ang pangunahing nag-aambag sa mga katangian ng materyal.Ang dagta ay nakakatulong na maglipat ng kargada sa pagitan ng mga hibla, pinipigilan ang mga hibla mula sa buckling, at pinagbubuklod ang mga materyales.
Magkano ang halaga nito?
Sa kasaysayan, ang mga composite ng carbon fiber ay napakamahal, na limitado ang paggamit nito sa mga espesyal na aplikasyon lamang.Gayunpaman, sa nakalipas na labimpitong taon, habang ang pagkonsumo ay tumaas at ang automation sa mga proseso ng pagmamanupaktura ay tumaas, ang presyo ng carbon fiber composites ay bumaba.Ang pinagsamang epekto ay nagpababa sa kabuuang halaga ng mga high-end na produktong aluminyo.Sa ngayon, ang mga composite ng carbon fiber ay maaaring mabuhay sa ekonomiya sa maraming mga aplikasyon tulad ng mga gamit na pang-sports, mga bangkang pang-performance, mga sasakyan sa pagganap, at makinarya na pang-industriya na may mataas na pagganap.
Mga aplikasyon
Ang mga composite na materyales ay lubhang maraming nalalaman.Ang inhinyero ay maaaring pumili mula sa iba't ibang uri ng mga hibla at resin upang makuha ang ninanais na mga katangian ng materyal.Gayundin, ang kapal ng materyal at mga oryentasyon ng hibla ay maaaring ma-optimize para sa bawat aplikasyon.
Ang mga bentahe ng carbon fiber composite ay:
1.High specific stiffness (stiffness na hinati sa density)
2. Mataas na tiyak na lakas (lakas na hinati sa density)
3. Napakababang koepisyent ng thermal expansion (CTE)
4. X-ray transparent (dahil sa mababang molecular weight nito)
Sa anong mga aplikasyon ginagamit ang mga composite ng carbon fiber?
Ang natatanging pagpoposisyon ng mga composite ng carbon fiber na may mataas na tiyak na lakas, katigasan, at mababang CTE ay nagbibigay sa kanila ng isang natatanging lugar sa maraming lugar ng aplikasyon tulad ng ipinapakita sa talahanayan sa ibaba:
Mga karaniwang aplikasyon para sa mga composite ng carbon fiber
Impormasyon sa Disenyo
Ang mga composite ng Carbon Fiber ay itinuturing na "materyal ng taga-disenyo" dahil ang mga bahagi ay maaaring iayon upang magkaroon ng lakas at o katigasan sa mga direksyon at lokasyon na kinakailangan.Ito ay nakakamit sa pamamagitan ng madiskarteng paglalagay ng mga materyales at pag-orient sa direksyon ng hibla na pinakaangkop sa mga kinakailangan.Gayundin, ang disenyo at kakayahang umangkop sa pagmamanupaktura na inaalok ng mga composite ng carbon fiber ay nagbibigay ng mga pagkakataon upang i-optimize ang disenyo, tulad ng pagsasama-sama at pagsasama ng maraming mga tampok sa-situ, upang higit pang bawasan ang kabuuang presyo ng bahagi.
Tooling
Ang mga hulma ay ginagamit upang tukuyin ang hugis ng mga pinagsama-samang bahagi.Ang pinagsama-samang bahagi ay kukunin ang lahat ng mga hugis at katangian ng mga hulma;samakatuwid ang kalidad ng bahagi ay labis na naiimpluwensyahan ng kalidad ng amag.Ang mga amag ay maaaring maging lalaki o babae.Ang mga babaeng amag ay ang pinakakaraniwan at sila ay gagawa ng isang bahagi na may makinis na panlabas na ibabaw habang ang isang lalaki na amag ay gagawa ng isang makinis na panloob na ibabaw.Ang isang tugmang amag (lalaki at babae) ay kinakailangan kung ang bahagi ay pinagsama-sama gamit ang isang press.
Dalawang bahagi na tooling, karaniwang tinatawag na "clamshell"
Ang mga hulma ay maaaring gawin gamit ang mga composite na materyales, metal-filled epoxy o machined mula sa aluminyo o bakal.Ang uri ng amag at materyales na ginamit ay depende sa uri ng bahagi at dami ng produksyon.
Proseso ng Paggawa
Ang advanced na produksyon ng carbon fiber ay karaniwang isinasagawa gamit ang pre-impregnated carbon fiber na may mga thermoset resin.Ang dalawang pangunahing pamamaraan na ginamit ay:
1. Hand layup
Ang hand layup ng pre-impregnated woven materials ay malaking bahagi pa rin ng composite manufacturing industry, na nangangailangan ng mga kasanayan at karanasan ng isang human workforce upang bumuo ng mga flat plies sa mga kumplikadong hugis.Ito ay may kakayahang gumawa ng mataas na pagganap at kumplikadong mga bahagi ngunit maaaring maging isang mahal at lubos na nagbabagong proseso.
2. Automated Fiber Placement (AFP)
Ang mga pangunahing bagay na dapat isaalang-alang ay ang lapad ng fiber na iyong ginagamit at ang compaction roller radius.
