Sợi carbon là vật liệu sợi có hàm lượng cacbon trên 95%. Có tính chất cơ học, hóa học, điện và các tính chất tuyệt vời khác. Là “vua của vật liệu mới” và là vật liệu chiến lược còn thiếu trong phát triển quân sự và dân sự. Được gọi là “Vàng đen”.
Dây chuyền sản xuất sợi carbon như sau:
Sợi carbon mỏng được làm như thế nào?
Công nghệ quy trình sản xuất sợi carbon đã phát triển cho đến nay và đã trưởng thành. Với sự phát triển liên tục của vật liệu composite sợi carbon, nó ngày càng được mọi tầng lớp ưa chuộng, đặc biệt là sự phát triển mạnh mẽ của hàng không, ô tô, đường sắt, cánh quạt gió, v.v. và tác động thúc đẩy của nó, sự phát triển của ngành công nghiệp sợi carbon. Triển vọng thậm chí còn rộng hơn.
Chuỗi công nghiệp sợi carbon có thể được chia thành thượng nguồn và hạ nguồn. Thượng nguồn thường đề cập đến việc sản xuất các vật liệu dành riêng cho sợi carbon; hạ nguồn thường đề cập đến việc sản xuất các thành phần ứng dụng sợi carbon. Các công ty ở giữa thượng nguồn và hạ nguồn có thể coi họ là nhà cung cấp thiết bị trong quá trình sản xuất sợi carbon. Như thể hiện trong hình:
Toàn bộ quá trình từ tơ thô đến sợi carbon thượng nguồn của chuỗi công nghiệp sợi carbon cần phải trải qua các quá trình như lò oxy hóa, lò cacbon hóa, lò than hóa, xử lý bề mặt và định cỡ. Cấu trúc sợi chủ yếu là sợi carbon.
Chuỗi công nghiệp sợi carbon thượng nguồn thuộc về ngành công nghiệp hóa dầu, và acrylonitrile chủ yếu thu được thông qua quá trình lọc dầu thô, cracking, oxy hóa amoniac, v.v.; Sợi tiền thân polyacrylonitrile, sợi carbon thu được bằng cách oxy hóa trước và carbon hóa sợi tiền thân, và vật liệu composite sợi carbon thu được bằng cách xử lý sợi carbon và nhựa chất lượng cao để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng.
Quá trình sản xuất sợi carbon chủ yếu bao gồm kéo, kéo dài, ổn định, cacbon hóa và than hóa. Như thể hiện trong hình:
Vẽ:Đây là bước đầu tiên trong quá trình sản xuất sợi carbon. Nó chủ yếu phân tách nguyên liệu thô thành sợi, đây là một sự thay đổi vật lý. Trong quá trình này, sự truyền khối và truyền nhiệt giữa chất lỏng kéo sợi và chất lỏng đông tụ, và cuối cùng là kết tủa PAN. Sợi tạo thành cấu trúc gel.
Soạn thảo:cần nhiệt độ từ 100 đến 300 độ để hoạt động kết hợp với hiệu ứng kéo giãn của sợi định hướng. Đây cũng là bước quan trọng trong quá trình tạo mô đun cao, gia cường cao, làm đặc và tinh chế sợi PAN.
Sự ổn định:Chuỗi đại phân tử tuyến tính PAN nhiệt dẻo được chuyển đổi thành cấu trúc hình thang chịu nhiệt không phải nhựa thông qua phương pháp nung nóng và oxy hóa ở 400 độ, do đó không nóng chảy và không bắt lửa ở nhiệt độ cao, duy trì hình dạng sợi và nhiệt động lực học ở trạng thái ổn định.
Cacbon hóa:Cần phải loại bỏ các nguyên tố không phải carbon trong PAN ở nhiệt độ từ 1.000 đến 2.000 độ, cuối cùng tạo ra sợi carbon có cấu trúc graphite turbostratic với hàm lượng carbon trên 90%.
Than hóa: Cần nhiệt độ từ 2.000 đến 3.000 độ để chuyển đổi vật liệu cacbon hóa vô định hình và cacbon hóa turbostratic thành cấu trúc than chì ba chiều, đây là biện pháp kỹ thuật chính để cải thiện mô đun của sợi carbon.
Quy trình chi tiết của sợi carbon từ quy trình sản xuất tơ thô đến thành phẩm là tơ thô PAN được sản xuất theo quy trình sản xuất tơ thô trước đó. Sau khi kéo sơ bộ bằng nhiệt ướt của bộ cấp dây, nó được chuyển tuần tự đến lò oxy hóa sơ bộ bằng máy kéo. Sau khi được nung ở các nhiệt độ gradient khác nhau trong nhóm lò oxy hóa sơ bộ, các sợi oxy hóa được hình thành, tức là sợi oxy hóa sơ bộ; các sợi oxy hóa sơ bộ được tạo thành sợi carbon sau khi đi qua các lò cacbon hóa nhiệt độ trung bình và nhiệt độ cao; các sợi carbon sau đó được xử lý bề mặt cuối cùng, định cỡ, sấy khô và các quy trình khác để thu được các sản phẩm sợi carbon. . Toàn bộ quy trình cấp dây liên tục và kiểm soát chính xác, một vấn đề nhỏ trong bất kỳ quy trình nào cũng sẽ ảnh hưởng đến sản xuất ổn định và chất lượng của sản phẩm sợi carbon cuối cùng. Sản xuất sợi carbon có quy trình dài, nhiều điểm then chốt về kỹ thuật và rào cản sản xuất cao. Đây là sự tích hợp của nhiều ngành và công nghệ.
Trên đây là quy trình sản xuất sợi carbon, chúng ta hãy cùng xem vải sợi carbon được sử dụng như thế nào nhé!
Gia công sản phẩm vải sợi carbon
1. Cắt
Prepreg được lấy ra khỏi kho lạnh ở nhiệt độ âm 18 độ. Sau khi thức dậy, bước đầu tiên là cắt chính xác vật liệu theo sơ đồ vật liệu trên máy cắt tự động.
2. Lát đường
Bước thứ hai là đặt prepreg trên dụng cụ đặt và đặt các lớp khác nhau theo yêu cầu thiết kế. Tất cả các quy trình được thực hiện dưới định vị laser.
3. Hình thành
Thông qua một robot xử lý tự động, phôi được đưa đến máy đúc để đúc nén.
4. Cắt
Sau khi tạo hình, phôi được đưa đến trạm làm việc của rô bốt cắt để thực hiện bước thứ tư là cắt và gọt bavia để đảm bảo độ chính xác về kích thước của phôi. Quá trình này cũng có thể được vận hành trên CNC.
5. Vệ sinh
Bước thứ năm là thực hiện vệ sinh bằng đá khô tại trạm vệ sinh để loại bỏ chất tách keo, thuận tiện cho quá trình phủ keo tiếp theo.
6. Keo dán
Bước thứ sáu là bôi keo kết cấu tại trạm robot dán keo. Vị trí dán keo, tốc độ dán keo và lượng keo đầu ra đều được điều chỉnh chính xác. Một phần kết nối với các bộ phận kim loại được tán đinh, được thực hiện tại trạm tán đinh.
7. Kiểm tra lắp ráp
Sau khi bôi keo, các tấm bên trong và bên ngoài được lắp ráp. Sau khi keo khô, phát hiện ánh sáng xanh được thực hiện để đảm bảo độ chính xác về kích thước của lỗ khóa, điểm, đường và bề mặt.
Sợi carbon khó xử lý hơn
Sợi carbon vừa có độ bền kéo mạnh của vật liệu carbon vừa có khả năng gia công mềm của sợi. Sợi carbon là vật liệu mới có tính chất cơ học tuyệt vời. Lấy sợi carbon và thép thông thường của chúng ta làm ví dụ, độ bền của sợi carbon vào khoảng 400 đến 800 MPa, trong khi độ bền của thép thông thường là 200 đến 500 MPa. Xét về độ bền, sợi carbon và thép về cơ bản là tương tự nhau, không có sự khác biệt rõ ràng.
Sợi carbon có độ bền cao hơn và trọng lượng nhẹ hơn, vì vậy sợi carbon có thể được gọi là vua của các vật liệu mới. Do ưu điểm này, trong quá trình xử lý vật liệu composite gia cường sợi carbon (CFRP), ma trận và sợi có tương tác bên trong phức tạp, khiến các tính chất vật lý của chúng khác với kim loại. Mật độ của CFRP nhỏ hơn nhiều so với kim loại, trong khi độ bền lại lớn hơn hầu hết các kim loại. Do tính không đồng nhất của CFRP, hiện tượng kéo sợi hoặc tách sợi ma trận thường xảy ra trong quá trình xử lý; CFRP có khả năng chịu nhiệt và chống mài mòn cao, khiến thiết bị đòi hỏi nhiều hơn trong quá trình xử lý, do đó, trong quá trình sản xuất, một lượng lớn nhiệt cắt được tạo ra, điều này nghiêm trọng hơn đối với tình trạng hao mòn của thiết bị.
Đồng thời, với việc liên tục mở rộng các lĩnh vực ứng dụng, các yêu cầu ngày càng trở nên khắt khe hơn, các yêu cầu về khả năng ứng dụng của vật liệu và yêu cầu chất lượng đối với CFRP ngày càng khắt khe hơn, điều này cũng khiến chi phí gia công tăng lên.
Gia công tấm sợi carbon
Sau khi tấm sợi carbon được xử lý và định hình, cần phải xử lý hậu kỳ như cắt và khoan để đáp ứng yêu cầu về độ chính xác hoặc nhu cầu lắp ráp. Trong cùng điều kiện như thông số quy trình cắt và độ sâu cắt, việc lựa chọn dụng cụ và mũi khoan có vật liệu, kích thước và hình dạng khác nhau sẽ có tác động rất khác nhau. Đồng thời, các yếu tố như độ bền, hướng, thời gian và nhiệt độ của dụng cụ và mũi khoan cũng sẽ ảnh hưởng đến kết quả xử lý.
Trong quá trình xử lý sau, hãy thử chọn một công cụ sắc bén có lớp phủ kim cương và mũi khoan carbide rắn. Độ chống mài mòn của công cụ và bản thân mũi khoan quyết định chất lượng gia công và tuổi thọ của công cụ. Nếu công cụ và mũi khoan không đủ sắc bén hoặc sử dụng không đúng cách, không chỉ làm tăng tốc độ hao mòn, tăng chi phí gia công sản phẩm mà còn gây hư hỏng cho tấm, ảnh hưởng đến hình dạng và kích thước của tấm và độ ổn định của kích thước các lỗ và rãnh trên tấm. Gây ra hiện tượng rách lớp vật liệu, hoặc thậm chí là sập khối, dẫn đến việc toàn bộ tấm ván bị loại bỏ.
Khi khoantấm sợi carbon, tốc độ càng nhanh, hiệu quả càng tốt. Trong việc lựa chọn mũi khoan, thiết kế mũi khoan độc đáo của mũi khoan cạnh mặt PCD8 phù hợp hơn với các tấm sợi carbon, có thể xuyên qua các tấm sợi carbon tốt hơn và giảm nguy cơ tách lớp.
Khi cắt các tấm sợi carbon dày, nên sử dụng dao phay nén hai lưỡi có thiết kế cạnh xoắn ốc trái và phải. Lưỡi cắt sắc này có cả đầu xoắn ốc trên và dưới để cân bằng lực dọc của dụng cụ lên và xuống trong quá trình cắt. , để đảm bảo lực cắt kết quả được hướng vào mặt trong của vật liệu, để có được điều kiện cắt ổn định và ngăn chặn sự xuất hiện của hiện tượng tách lớp vật liệu. Thiết kế các cạnh hình thoi trên và dưới của bộ định tuyến "Pineapple Edge" cũng có thể cắt hiệu quả các tấm sợi carbon. Rãnh phoi sâu của nó có thể lấy đi rất nhiều nhiệt cắt thông qua việc xả phoi trong quá trình cắt, để tránh làm hỏng các đặc tính của tấm sợi carbon.
01 Sợi dài liên tục
Tính năng sản phẩm:Dạng sản phẩm phổ biến nhất của các nhà sản xuất sợi carbon, bó sợi được tạo thành từ hàng nghìn sợi đơn, được chia thành ba loại theo phương pháp xoắn: NT (Không bao giờ xoắn, không xoắn), UT (Không xoắn, không xoắn), TT hoặc ST (Xoắn, xoắn), trong đó NT là sợi carbon được sử dụng phổ biến nhất.
Ứng dụng chính:Chủ yếu được sử dụng cho các vật liệu composite như vật liệu composite CFRP, CFRTP hoặc C/C và các lĩnh vực ứng dụng bao gồm thiết bị máy bay/hàng không vũ trụ, đồ dùng thể thao và các bộ phận thiết bị công nghiệp.
02 Sợi xơ ngắn
Tính năng sản phẩm:sợi ngắn, sợi ngắn, được kéo từ sợi carbon ngắn, chẳng hạn như sợi carbon có sợi dài thông dụng, thường là sản phẩm ở dạng sợi ngắn.
Công dụng chính:vật liệu cách nhiệt, vật liệu chống ma sát, linh kiện composite C/C, v.v.
03 Vải sợi carbon
Tính năng sản phẩm:Được làm từ sợi carbon liên tục hoặc sợi carbon kéo sợi. Theo phương pháp dệt, vải sợi carbon có thể được chia thành vải dệt thoi, vải đan và vải không dệt. Hiện nay, vải sợi carbon thường là vải dệt thoi.
Ứng dụng chính:Tương tự như sợi carbon liên tục, chủ yếu được sử dụng trong vật liệu composite như vật liệu composite CFRP, CFRTP hoặc C/C, và các lĩnh vực ứng dụng bao gồm thiết bị máy bay/hàng không vũ trụ, đồ dùng thể thao và các bộ phận thiết bị công nghiệp.
04 Dây đai bện sợi carbon
Tính năng sản phẩm:Thuộc loại vải sợi carbon, cũng được dệt từ sợi carbon liên tục hoặc sợi carbon kéo thành sợi.
Công dụng chính:Chủ yếu được sử dụng cho vật liệu gia cố gốc nhựa, đặc biệt là trong sản xuất và gia công các sản phẩm dạng ống.
05 Sợi carbon cắt nhỏ
Tính năng sản phẩm:Khác với khái niệm sợi carbon kéo thành sợi, sợi carbon thường được chế biến từ sợi carbon liên tục thông qua quá trình cắt nhỏ và chiều dài sợi cắt nhỏ có thể được cắt theo nhu cầu của khách hàng.
Công dụng chính:Thường được sử dụng dưới dạng hỗn hợp nhựa, nhựa thông, xi măng, v.v., bằng cách trộn vào ma trận, các tính chất cơ học, khả năng chống mài mòn, độ dẫn điện và khả năng chịu nhiệt có thể được cải thiện; trong những năm gần đây, các sợi gia cố trong vật liệu composite sợi carbon in 3D chủ yếu là sợi carbon cắt nhỏ. chính.
06 Mài sợi carbon
Tính năng sản phẩm:Vì sợi carbon là vật liệu giòn nên có thể chế biến thành vật liệu sợi carbon dạng bột sau khi nghiền, tức là nghiền sợi carbon.
Ứng dụng chính:tương tự như sợi carbon cắt nhỏ, nhưng ít khi được sử dụng trong gia cố xi măng; thường được sử dụng như một hợp chất của nhựa, nhựa thông, cao su, v.v. để cải thiện các tính chất cơ học, khả năng chống mài mòn, độ dẫn điện và khả năng chịu nhiệt của nền.
07 Thảm sợi carbon
Tính năng sản phẩm:Hình thức chính là nỉ hoặc thảm. Đầu tiên, các sợi ngắn được xếp lớp bằng cách chải cơ học và các phương pháp khác, sau đó được chuẩn bị bằng cách đục kim; còn được gọi là vải không dệt sợi carbon, thuộc về một loại vải dệt sợi carbon.Công dụng chính:vật liệu cách nhiệt, vật liệu cách nhiệt đúc, lớp bảo vệ chịu nhiệt và lớp nền chống ăn mòn, v.v.
08 Giấy sợi carbon
Tính năng sản phẩm:Nó được chế biến từ sợi carbon bằng quy trình làm giấy khô hoặc ướt.
Công dụng chính:tấm chống tĩnh điện, điện cực, nón loa và tấm gia nhiệt; ứng dụng phổ biến trong những năm gần đây là vật liệu catốt ắc quy xe năng lượng mới, v.v.
09 Sợi carbon prepreg
Tính năng sản phẩm:vật liệu trung gian bán cứng được làm từ nhựa nhiệt rắn tẩm sợi carbon, có tính chất cơ học tuyệt vời và được sử dụng rộng rãi; chiều rộng của vật liệu prepreg sợi carbon phụ thuộc vào kích thước của thiết bị xử lý và thông số kỹ thuật phổ biến bao gồm vật liệu prepreg rộng 300mm, 600mm và 1000mm.
Ứng dụng chính:thiết bị máy bay/hàng không vũ trụ, đồ dùng thể thao và thiết bị công nghiệp, v.v.
010 vật liệu composite sợi carbon
Tính năng sản phẩm:Vật liệu ép phun được làm từ nhựa nhiệt dẻo hoặc nhựa nhiệt rắn trộn với sợi carbon, hỗn hợp này được thêm nhiều chất phụ gia và sợi cắt nhỏ, sau đó trải qua quá trình phối trộn.
Ứng dụng chính:Nhờ vào ưu điểm dẫn điện tuyệt vời, độ cứng cao và trọng lượng nhẹ của vật liệu, vật liệu này chủ yếu được sử dụng trong vỏ thiết bị và các sản phẩm khác.
Chúng tôi cũng sản xuấtsợi thủy tinh trực tiếp roving,thảm sợi thủy tinh, lưới sợi thủy tinh, Vàsợi thủy tinh dệt roving.
Liên hệ với chúng tôi:
Số điện thoại: +8615823184699
Số điện thoại: +8602367853804
Email:marketing@frp-cqdj.com
Thời gian đăng: 01-06-2022
