أخبار

ألياف الكربون مادة ليفية تحتوي على نسبة كربون تزيد عن 95%. تتميز بخصائص ميكانيكية وكيميائية وكهربائية ممتازة، بالإضافة إلى خصائص أخرى ممتازة. تُعتبر "ملكة المواد الجديدة" ومادة استراتيجية لم تُطور عسكريًا ومدنيًا بعد. تُعرف باسم "الذهب الأسود".

خط إنتاج ألياف الكربون هو كما يلي:

كيف يتم تصنيع ألياف الكربون النحيلة؟

لقد تطورت تكنولوجيا إنتاج ألياف الكربون ونضجت حتى الآن. ومع التطور المستمر لمواد ألياف الكربون المركبة، أصبحت أكثر تفضيلاً في مختلف المجالات، لا سيما مع النمو القوي في قطاعات الطيران والسيارات والسكك الحديدية وطاقة الرياح، وما إلى ذلك، وأثرها الهام في تطوير صناعة ألياف الكربون. وتتسع آفاق هذه الصناعة أكثر فأكثر.

يمكن تقسيم سلسلة صناعة ألياف الكربون إلى منبع ومصب. يشير المنبع عادةً إلى إنتاج مواد خاصة بألياف الكربون، بينما يشير المصب عادةً إلى إنتاج مكونات تطبيقات ألياف الكربون. يمكن اعتبار الشركات الواقعة بين المنبع والمصب موردي معدات في عملية إنتاج ألياف الكربون. كما هو موضح في الشكل:

تمر العملية برمتها، من الحرير الخام إلى ألياف الكربون، في سلسلة صناعة ألياف الكربون، بعمليات مثل أفران الأكسدة، وأفران الكربنة، وأفران الجرافيت، ومعالجة الأسطح، والتحجيم. ويشكل ألياف الكربون الجزء الأكبر من بنية الألياف.

ينتمي المنبع من سلسلة صناعة ألياف الكربون إلى صناعة البتروكيماويات، ويتم الحصول على الأكريلونيتريل بشكل أساسي من خلال تكرير النفط الخام، والتكسير، وأكسدة الأمونيا، وما إلى ذلك؛ يتم الحصول على ألياف السلائف بولي أكريلونيتريل، ويتم الحصول على ألياف الكربون عن طريق الأكسدة المسبقة وتفحيم الألياف السليفة، ويتم الحصول على مادة ألياف الكربون المركبة عن طريق معالجة ألياف الكربون والراتنج عالي الجودة لتلبية متطلبات التطبيق.

تشمل عملية إنتاج ألياف الكربون بشكل أساسي السحب، والتشكيل، والتثبيت، والكربنة، والجرافيت. كما هو موضح في الشكل:

رسم:هذه هي الخطوة الأولى في عملية إنتاج ألياف الكربون. وتتمثل بشكل رئيسي في فصل المواد الخام إلى ألياف، وهو تغيير فيزيائي. وخلال هذه العملية، يتم نقل الكتلة والحرارة بين سائل الغزل وسائل التخثر، وأخيرًا ترسيب PAN. وتشكل الخيوط بنية هلامية.

صياغة:يتطلب الأمر درجة حرارة تتراوح بين ١٠٠ و٣٠٠ درجة مئوية ليعمل بالتزامن مع تأثير تمدد الألياف الموجهة. كما يُعد خطوة أساسية في تحقيق معامل مرونة عالٍ، وتعزيز، وتكثيف، وتحسين ألياف PAN.

استقرار:يتم تحويل السلسلة الجزيئية الخطية PAN بالحرارة البلاستيكية إلى بنية شبه منحرفة مقاومة للحرارة غير بلاستيكية عن طريق طريقة التسخين والأكسدة عند 400 درجة، بحيث تكون غير قابلة للذوبان وغير قابلة للاشتعال في درجات الحرارة العالية، مع الحفاظ على شكل الألياف، والديناميكا الحرارية في حالة مستقرة.

الكربنة:من الضروري إخراج العناصر غير الكربونية في PAN عند درجة حرارة تتراوح من 1000 إلى 2000 درجة، وأخيراً توليد ألياف الكربون ذات بنية الجرافيت التربستراتية مع محتوى الكربون بأكثر من 90٪.

نسيج ألياف الكربون

الجرافيت: يتطلب تحويل المواد المتفحمة غير المتبلورة والتربوستراتية إلى هياكل جرافيتية ثلاثية الأبعاد درجة حرارة تتراوح بين 2000 إلى 3000 درجة، وهو الإجراء التقني الرئيسي لتحسين معامل مرونة ألياف الكربون.

تتم عملية إنتاج ألياف الكربون، بدءًا من إنتاج الحرير الخام وصولًا إلى المنتج النهائي، من خلال عملية إنتاج الحرير الخام السابقة. بعد السحب المسبق باستخدام الحرارة الرطبة لوحدة تغذية الأسلاك، يُنقل الحرير تدريجيًا إلى فرن الأكسدة المسبقة بواسطة آلة السحب. بعد الخبز في درجات حرارة متدرجة مختلفة في مجموعة فرن الأكسدة المسبقة، تتشكل الألياف المؤكسدة، أي ألياف مؤكسدة مسبقًا؛ ثم تُشكل ألياف الكربون المؤكسدة مسبقًا بعد مرورها بأفران كربنة متوسطة وعالية الحرارة؛ ثم تخضع ألياف الكربون للمعالجة السطحية النهائية، والتحجيم، والتجفيف، وغيرها من العمليات للحصول على منتجات ألياف الكربون. مع استمرار عملية تغذية الأسلاك والتحكم الدقيق، فإن أي مشكلة صغيرة في أي عملية ستؤثر على استقرار الإنتاج وجودة المنتج النهائي لألياف الكربون. يتميز إنتاج ألياف الكربون بتدفق عملية طويل، والعديد من النقاط الفنية الرئيسية، وعوائق إنتاجية عالية. إنه تكامل بين العديد من التخصصات والتقنيات.

ما سبق هو تصنيع ألياف الكربون، دعونا نلقي نظرة على كيفية استخدام نسيج ألياف الكربون!

معالجة منتجات قماش ألياف الكربون

1. القطع

يُخرَج البري بريغ من المخزن البارد عند درجة حرارة -18 درجة مئوية. بعد إعادة التسخين، تبدأ الخطوة الأولى بقطع المادة بدقة وفقًا لمخطط المواد على آلة القطع الأوتوماتيكية.

2. الرصف

الخطوة الثانية هي وضع مادة البري بريج على أداة التركيب، ثم وضع طبقات مختلفة وفقًا لمتطلبات التصميم. تُجرى جميع العمليات باستخدام تقنية تحديد المواقع بالليزر.

3. التشكيل

من خلال روبوت المناولة الآلي، يتم إرسال القالب إلى آلة القولبة من أجل القولبة بالضغط.

4. القطع

بعد التشكيل، تُرسل قطعة العمل إلى محطة روبوت القطع لإجراء الخطوة الرابعة، وهي القطع وإزالة النتوءات لضمان دقة أبعادها. يمكن أيضًا تنفيذ هذه العملية باستخدام ماكينات التحكم الرقمي (CNC).

5. التنظيف

الخطوة الخامسة هي إجراء التنظيف بالثلج الجاف في محطة التنظيف لإزالة عامل التحرير، وهو أمر مناسب لعملية طلاء الغراء اللاحقة.

6. الغراء

الخطوة السادسة هي وضع الغراء الهيكلي في محطة روبوت اللصق. يتم ضبط موضع اللصق وسرعة اللصق وكمية الغراء بدقة. يتم تثبيت جزء من الوصلة مع الأجزاء المعدنية في محطة التثبيت.

7. فحص التجميع

بعد وضع الغراء، تُجمّع الألواح الداخلية والخارجية. بعد جفاف الغراء، يُجرى كشف الضوء الأزرق لضمان دقة أبعاد ثقوب المفاتيح والنقاط والخطوط والأسطح.

ألياف الكربون أكثر صعوبة في المعالجة

تتميز ألياف الكربون بقوة شد عالية تُضاهي قوة المواد الكربونية، وسهولة معالجة الألياف. وهي مادة جديدة ذات خصائص ميكانيكية ممتازة. لنأخذ ألياف الكربون والفولاذ الشائع كمثال، تتراوح قوة ألياف الكربون بين 400 و800 ميجا باسكال، بينما تتراوح قوة الفولاذ العادي بين 200 و500 ميجا باسكال. من حيث المتانة، تتشابه ألياف الكربون والفولاذ بشكل أساسي، ولا يوجد فرق واضح بينهما.

تتميز ألياف الكربون بقوة أعلى ووزن أخف، لذا يُمكن اعتبارها ملك المواد الجديدة. بفضل هذه الميزة، أثناء معالجة المواد المركبة المقواة بألياف الكربون (CFRP)، تتفاعل المصفوفة والألياف داخليًا بشكل معقد، مما يجعل خصائصها الفيزيائية مختلفة عن خصائص المعادن. كثافة CFRP أقل بكثير من كثافة المعادن، بينما تكون قوتها أكبر من معظم المعادن. بسبب عدم تجانس CFRP، غالبًا ما يحدث سحب الألياف أو انفصال ألياف المصفوفة أثناء المعالجة؛ تتميز CFRP بمقاومة عالية للحرارة ومقاومة للتآكل، مما يجعلها أكثر تطلبًا على المعدات أثناء المعالجة، وبالتالي يتم توليد كمية كبيرة من حرارة القطع في عملية الإنتاج، وهو أمر أكثر خطورة على تآكل المعدات.

في الوقت نفسه، مع التوسع المستمر في مجالات تطبيقها، أصبحت المتطلبات أكثر وأكثر حساسية، وأصبحت متطلبات قابلية تطبيق المواد ومتطلبات الجودة لـ CFRP أكثر وأكثر صرامة، مما يتسبب أيضًا في ارتفاع تكلفة المعالجة.

معالجة ألواح ألياف الكربون

بعد معالجة لوح ألياف الكربون وتشكيله، يلزم إجراء عمليات معالجة لاحقة، مثل القطع والحفر، لتلبية متطلبات الدقة أو احتياجات التجميع. في ظل نفس الظروف، مثل معايير عملية القطع وعمق القطع، سيؤثر اختيار الأدوات والمثاقب من مواد وأحجام وأشكال مختلفة بشكل كبير. في الوقت نفسه، تؤثر عوامل مثل قوة الأدوات والمثاقب واتجاهها ووقتها ودرجة حرارتها على نتائج المعالجة.

في مرحلة ما بعد المعالجة، حاول اختيار أداة حادة مطلية بالماس ومثقب كربيد صلب. تُحدد مقاومة الأداة والمثقب للتآكل جودة المعالجة وعمرهما الافتراضي. إذا لم تكن الأداة والمثقب حادتين بما يكفي أو استُخدما بشكل غير صحيح، فلن يؤدي ذلك فقط إلى تسريع التآكل والتلف، وزيادة تكلفة معالجة المنتج، بل سيتسبب أيضًا في تلف الصفيحة، مما يؤثر على شكلها وحجمها وثبات أبعاد الثقوب والأخاديد عليها. قد يتسبب ذلك في تمزيق طبقات المادة، أو حتى انهيار الكتلة، مما يؤدي إلى خدش اللوح بأكمله.

عند الحفرصفائح ألياف الكربونكلما زادت السرعة، كان التأثير أفضل. عند اختيار رؤوس الحفر، يُعد تصميم رأس الحفر الفريد لرأس الحفر PCD8 ذو الحافة الأمامية أكثر ملاءمةً لألواح ألياف الكربون، حيث يمكنه اختراقها بشكل أفضل ويقلل من خطر التقشر.

عند قطع صفائح ألياف الكربون السميكة، يُنصح باستخدام قاطعة طحن ضغط مزدوجة الحواف بتصميم حلزوني يمينًا ويسارًا. تتميز حافة القطع الحادة هذه بأطراف حلزونية علوية وسفلية لموازنة القوة المحورية للأداة لأعلى ولأسفل أثناء القطع، مما يضمن توجيه قوة القطع الناتجة إلى الجانب الداخلي للمادة، مما يوفر ظروف قطع مستقرة ويمنع انفصال المادة. كما أن تصميم الحواف العلوية والسفلية الماسية الشكل لجهاز التوجيه "Pineapple Edge" يُمكّنه من قطع صفائح ألياف الكربون بفعالية. كما أن أخدود الرقائق العميق يُخفف من حرارة القطع الناتجة عن تفريغ الرقائق أثناء عملية القطع، مما يمنع تلف ألياف الكربون.

01 ألياف طويلة مستمرة

مميزات المنتج:الشكل الأكثر شيوعًا لمنتجات ألياف الكربون، تتكون الحزمة من آلاف الخيوط الأحادية، والتي تنقسم إلى ثلاثة أنواع وفقًا لطريقة الالتواء: NT (غير ملتوية أبدًا، غير ملتوية)، UT (غير ملتوية، غير ملتوية)، TT أو ST (ملتوية، ملتوية)، والتي تعد NT أكثر ألياف الكربون استخدامًا.

التطبيق الرئيسي:يتم استخدامها بشكل أساسي للمواد المركبة مثل المواد المركبة CFRP أو CFRTP أو C/C، وتشمل مجالات التطبيق معدات الطائرات/الفضاء، والسلع الرياضية وأجزاء المعدات الصناعية.

02 خيوط الألياف الأساسية

مميزات المنتج:الغزل قصير الألياف، والغزل المصنوع من ألياف الكربون القصيرة، مثل ألياف الكربون متعددة الأغراض القائمة على الملعب، عادة ما يكون عبارة عن منتجات في شكل ألياف قصيرة.

الاستخدامات الرئيسية:مواد العزل الحراري، مواد مضادة للاحتكاك، أجزاء مركبة C/C، إلخ.

نسيج ألياف الكربون 03

مميزات المنتج:تُصنع من ألياف الكربون المستمرة أو خيوط غزل ألياف الكربون. وفقًا لطريقة النسج، تُصنف أقمشة ألياف الكربون إلى أقمشة منسوجة، وأقمشة محبوكة، وأقمشة غير منسوجة. حاليًا، تُعتبر أقمشة ألياف الكربون عادةً أقمشة منسوجة.

التطبيق الرئيسي:مثل ألياف الكربون المستمرة، تستخدم بشكل أساسي في المواد المركبة مثل CFRP أو CFRTP أو المواد المركبة C/C، وتشمل مجالات التطبيق معدات الطائرات/الفضاء، والسلع الرياضية وأجزاء المعدات الصناعية.

حزام مضفر من ألياف الكربون 04

مميزات المنتج:إنه ينتمي إلى نوع من نسيج ألياف الكربون، والذي يتم نسجه أيضًا من ألياف الكربون المستمرة أو خيوط ألياف الكربون المغزولة.

الاستخدام الرئيسي:يتم استخدامه بشكل أساسي في مواد التعزيز القائمة على الراتنج، وخاصة لإنتاج ومعالجة المنتجات الأنبوبية.

05 ألياف الكربون المقطعة

مميزات المنتج:يختلف عن مفهوم غزل ألياف الكربون، حيث يتم تحضيره عادة من ألياف الكربون المستمرة من خلال المعالجة المفرومة، ويمكن قطع الطول المفروم للألياف وفقًا لاحتياجات العميل.

الاستخدامات الرئيسية:يتم استخدامه عادة كمزيج من البلاستيك والراتنجات والأسمنت وما إلى ذلك، عن طريق الخلط في المصفوفة، يمكن تحسين الخصائص الميكانيكية ومقاومة التآكل والتوصيل الكهربائي ومقاومة الحرارة؛ في السنوات الأخيرة، الألياف المقوية في مركبات ألياف الكربون للطباعة ثلاثية الأبعاد هي في الغالب ألياف كربون مفرومة.

06 طحن ألياف الكربون

مميزات المنتج:نظرًا لأن ألياف الكربون مادة هشة، فيمكن تحضيرها إلى مادة ألياف الكربون المسحوقة بعد الطحن، أي طحن ألياف الكربون.

التطبيق الرئيسي:مشابه لألياف الكربون المفرومة، ولكن نادرًا ما يستخدم في تعزيز الأسمنت؛ يستخدم عادةً كمركب من البلاستيك والراتنج والمطاط وما إلى ذلك لتحسين الخصائص الميكانيكية ومقاومة التآكل والتوصيل الكهربائي ومقاومة الحرارة للمصفوفة.

07 حصيرة ألياف الكربون

مميزات المنتج:الشكل الرئيسي هو اللباد أو الحصيرة. أولاً، تُرص الألياف القصيرة على طبقات باستخدام النفش الميكانيكي وطرق أخرى، ثم تُحضّر بالثقب بالإبرة. يُعرف أيضًا باسم قماش ألياف الكربون غير المنسوج، وهو نوع من أنواع الأقمشة المنسوجة من ألياف الكربون.الاستخدامات الرئيسية:مواد العزل الحراري، وركائز مواد العزل الحراري المصبوبة، والطبقات الواقية المقاومة للحرارة، والطبقات المقاومة للتآكل، وما إلى ذلك.

08 ورق ألياف الكربون

مميزات المنتج:يتم تحضيره من ألياف الكربون عن طريق عملية صناعة الورق الجافة أو الرطبة.

الاستخدامات الرئيسية:لوحات مضادة للكهرباء الساكنة، والأقطاب الكهربائية، ومخاريط مكبرات الصوت ولوحات التسخين؛ والتطبيقات الساخنة في السنوات الأخيرة هي مواد الكاثود لبطاريات المركبات ذات الطاقة الجديدة، وما إلى ذلك.

09 ألياف الكربون مسبقة التشريب

مميزات المنتج:مادة وسيطة شبه صلبة مصنوعة من راتينج حراري مشبع بألياف الكربون، تتميز بخصائص ميكانيكية ممتازة وتستخدم على نطاق واسع؛ يعتمد عرض مادة ألياف الكربون المسبقة على حجم معدات المعالجة، وتتضمن المواصفات الشائعة مادة مسبقة بعرض 300 مم و600 مم و1000 مم.

التطبيق الرئيسي:معدات الطائرات/الفضاء، والسلع الرياضية والمعدات الصناعية، وما إلى ذلك.

مادة مركبة من ألياف الكربون 010

مميزات المنتج:مادة قولبة بالحقن مصنوعة من الراتنج البلاستيكي الحراري أو الراتنج الصلب بالحرارة الممزوج بألياف الكربون، ويضاف إلى الخليط إضافات مختلفة وألياف مفرومة، ثم يخضع لعملية التجميع.

التطبيق الرئيسي:بفضل الموصلية الكهربائية الممتازة للمادة وصلابتها العالية وخفة وزنها، يتم استخدامها بشكل أساسي في أغلفة المعدات والمنتجات الأخرى.

نحن ننتج أيضاالتجوال المباشر بالألياف الزجاجية,حصائر الألياف الزجاجية، شبكة الألياف الزجاجية، ومنسوجات الألياف الزجاجية.

اتصل بنا :
رقم الهاتف:+8615823184699
رقم الهاتف: +8602367853804
Email:marketing@frp-cqdj.com