ألياف كربونيه هي مادة ألياف تحتوي على نسبة كربون تزيد عن 95%.لديها خصائص ميكانيكية وكيميائية وكهربائية ممتازة وغيرها من الخصائص الممتازة.إنه "ملك المواد الجديدة" ومادة استراتيجية يفتقدها التطور العسكري والمدني.المعروف باسم "الذهب الأسود".
خط إنتاج ألياف الكربون هو كما يلي:
كيف يتم تصنيع ألياف الكربون النحيلة؟
لقد تطورت تكنولوجيا عملية إنتاج ألياف الكربون حتى الآن ونضجت.مع التطوير المستمر للمواد المركبة من ألياف الكربون، أصبحت مفضلة بشكل متزايد من قبل جميع مناحي الحياة، وخاصة النمو القوي للطيران والسيارات والسكك الحديدية وشفرات طاقة الرياح وما إلى ذلك وتأثيرها الدافع، وتطوير صناعة ألياف الكربون .والآفاق أوسع من ذلك.
يمكن تقسيم سلسلة صناعة ألياف الكربون إلى المنبع والمصب.ويشير المنبع عادةً إلى إنتاج مواد خاصة بألياف الكربون؛ويشير المصب عادة إلى إنتاج مكونات تطبيق ألياف الكربون.يمكن للشركات الواقعة بين المنبع والمصب أن تفكر فيهم كمزودي المعدات في عملية إنتاج ألياف الكربون.كما هو مبين في الشكل:
تحتاج العملية برمتها، بدءًا من الحرير الخام إلى ألياف الكربون، في سلسلة صناعة ألياف الكربون، إلى المرور عبر عمليات مثل أفران الأكسدة، وأفران الكربنة، وأفران الجرافيت، ومعالجة الأسطح، والتحجيم.ويهيمن ألياف الكربون على هيكل الألياف.
ينتمي الجزء العلوي 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؛ألياف السلائف بولي أكريلونيتريل، يتم الحصول على ألياف الكربون عن طريق الأكسدة المسبقة وتفحيم ألياف السلائف، ويتم الحصول على المواد المركبة من ألياف الكربون عن طريق معالجة ألياف الكربون والراتنج عالي الجودة لتلبية متطلبات التطبيق.
تتضمن عملية إنتاج ألياف الكربون بشكل أساسي الرسم والصياغة والتثبيت والكربنة والجرافيت.كما هو مبين في الشكل:
رسم:هذه هي الخطوة الأولى في عملية إنتاج ألياف الكربون.فهو يقوم بشكل رئيسي بفصل المواد الخام إلى ألياف، وهو تغير فيزيائي.خلال هذه العملية، يتم نقل الكتلة وانتقال الحرارة بين السائل الدوار وسائل التخثر، وأخيرًا هطول الأمطار PAN.خيوط تشكل هيكل هلام.
الصياغة:يتطلب درجة حرارة تتراوح من 100 إلى 300 درجة للعمل جنبًا إلى جنب مع تأثير تمدد الألياف الموجهة.إنها أيضًا خطوة رئيسية في المعامل العالي والتعزيز العالي والتكثيف والصقل لألياف PAN.
استقرار:يتم تحويل سلسلة الجزيئات الخطية الخطية PAN البلاستيكية الحرارية إلى هيكل شبه منحرف غير بلاستيكي مقاوم للحرارة عن طريق التسخين والأكسدة عند 400 درجة، بحيث تكون غير قابلة للذوبان وغير قابلة للاشتعال عند درجة حرارة عالية، والحفاظ على شكل الألياف، و الديناميكا الحرارية في حالة مستقرة.
الكربنة:من الضروري طرد العناصر غير الكربونية في PAN عند درجة حرارة تتراوح من 1000 إلى 2000 درجة، وأخيرًا توليد ألياف الكربون بهيكل جرافيت توربوستراتي بمحتوى كربون يزيد عن 90٪.
الرسم البياني: يتطلب درجة حرارة تتراوح من 2000 إلى 3000 درجة لتحويل المواد المتفحمة غير المتبلورة والتربوستراتية إلى هياكل جرافيت ثلاثية الأبعاد، وهو الإجراء الفني الرئيسي لتحسين معامل ألياف الكربون.
العملية التفصيلية لألياف الكربون من عملية إنتاج الحرير الخام إلى المنتج النهائي هي أن الحرير الخام PAN يتم إنتاجه من خلال عملية إنتاج الحرير الخام السابقة.بعد السحب المسبق بواسطة الحرارة الرطبة لمغذي الأسلاك، يتم نقله بشكل متسلسل إلى فرن ما قبل الأكسدة بواسطة آلة السحب.بعد خبزها في درجات حرارة متدرجة مختلفة في مجموعة أفران ما قبل الأكسدة، يتم تشكيل الألياف المؤكسدة، أي ألياف ما قبل الأكسدة؛يتم تشكيل الألياف المؤكسدة مسبقًا إلى ألياف الكربون بعد المرور عبر أفران الكربنة ذات درجة الحرارة المتوسطة والعالية؛يتم بعد ذلك إخضاع ألياف الكربون للمعالجة السطحية النهائية والتحجيم والتجفيف وغيرها من العمليات للحصول على منتجات ألياف الكربون..العملية الكاملة لتغذية الأسلاك المستمرة والتحكم الدقيق، أي مشكلة صغيرة في أي عملية ستؤثر على الإنتاج المستقر وجودة منتج ألياف الكربون النهائي.يتميز إنتاج ألياف الكربون بتدفق عملية طويل، والعديد من النقاط الفنية الرئيسية، وحواجز الإنتاج العالية.إنه تكامل بين التخصصات والتقنيات المتعددة.
ما ورد أعلاه هو تصنيع ألياف الكربون، دعونا نلقي نظرة على كيفية استخدام نسيج ألياف الكربون!
تجهيز منتجات القماش من ألياف الكربون
1. القطع
يتم إخراج التقوية الأولية من مخزن التبريد عند درجة حرارة 18 درجة تحت الصفر.بعد الاستيقاظ، فإن الخطوة الأولى هي قطع المواد بدقة وفقًا لمخطط المواد الموجود على آلة القطع الأوتوماتيكية.
2. الرصف
الخطوة الثانية هي وضع مادة التقوية المسبقة على أداة التمديد، ووضع طبقات مختلفة وفقًا لمتطلبات التصميم.يتم تنفيذ جميع العمليات تحت تحديد المواقع بالليزر.
3. التشكيل
من خلال روبوت التعامل الآلي، يتم إرسال القالب إلى آلة التشكيل لقولبة الضغط.
4. القطع
بعد التشكيل، يتم إرسال قطعة العمل إلى محطة عمل روبوت القطع للخطوة الرابعة من القطع وإزالة الأزيز لضمان دقة أبعاد قطعة العمل.يمكن أيضًا تشغيل هذه العملية باستخدام CNC.
5. التنظيف
الخطوة الخامسة هي تنفيذ تنظيف الثلج الجاف في محطة التنظيف لإزالة عامل التحرير، وهو مناسب لعملية طلاء الغراء اللاحقة.
6. الغراء
الخطوة السادسة هي تطبيق الغراء الهيكلي في محطة روبوت اللصق.يتم ضبط موضع اللصق، وسرعة اللصق، ومخرجات الصمغ بدقة.يتم تثبيت جزء من الاتصال بالأجزاء المعدنية، ويتم ذلك في محطة التثبيت.
7. فحص التجميع
بعد تطبيق الغراء، يتم تجميع الألواح الداخلية والخارجية.بعد معالجة الغراء، يتم إجراء الكشف عن الضوء الأزرق لضمان دقة أبعاد ثقوب المفاتيح والنقاط والخطوط والأسطح.
تعتبر معالجة ألياف الكربون أكثر صعوبة
تتمتع ألياف الكربون بقوة الشد القوية للمواد الكربونية وقابلية المعالجة الناعمة للألياف.ألياف الكربون هي مادة جديدة ذات خصائص ميكانيكية ممتازة.لنأخذ ألياف الكربون والفولاذ العادي كمثال، تبلغ قوة ألياف الكربون حوالي 400 إلى 800 ميجا باسكال، في حين أن قوة الفولاذ العادي تتراوح بين 200 إلى 500 ميجا باسكال.بالنظر إلى المتانة، فإن ألياف الكربون والفولاذ متشابهان بشكل أساسي، ولا يوجد فرق واضح.
تتمتع ألياف الكربون بقوة أعلى ووزن أخف، لذلك يمكن أن يطلق على ألياف الكربون لقب ملك المواد الجديدة.وبسبب هذه الميزة، أثناء معالجة المركبات المقواة بألياف الكربون (CFRP)، يكون للمصفوفة والألياف تفاعلات داخلية معقدة، مما يجعل خواصها الفيزيائية مختلفة عن تلك الخاصة بالمعادن.كثافة CFRP أصغر بكثير من كثافة المعادن، في حين أن القوة أكبر من معظم المعادن.بسبب عدم تجانس ألياف الكربون المدعمة بألياف الكربون، غالبًا ما يحدث سحب الألياف أو انفصال ألياف المصفوفة أثناء المعالجة؛يتمتع CFRP بمقاومة عالية للحرارة ومقاومة للتآكل، مما يجعله أكثر تطلبًا على المعدات أثناء المعالجة، لذلك يتم توليد كمية كبيرة من حرارة القطع في عملية الإنتاج، وهو أمر أكثر خطورة بالنسبة لتآكل المعدات.
في الوقت نفسه، مع التوسع المستمر في مجالات التطبيق، أصبحت المتطلبات أكثر وأكثر دقة، وأصبحت متطلبات قابلية تطبيق المواد ومتطلبات الجودة لـ CFRP أكثر صرامة، مما يتسبب أيضًا في تكلفة المعالجة ليرفع.
تجهيز ألواح ألياف الكربون
بعد معالجة لوح ألياف الكربون وتشكيله، تكون المعالجة اللاحقة مثل القطع والحفر مطلوبة لمتطلبات الدقة أو احتياجات التجميع.في ظل نفس الظروف، مثل معلمات عملية القطع وعمق القطع، سيكون لاختيار الأدوات والتدريبات من المواد والأحجام والأشكال المختلفة تأثيرات مختلفة تمامًا.وفي الوقت نفسه، ستؤثر عوامل مثل قوة الأدوات والمثاقب واتجاهها ووقتها ودرجة حرارتها أيضًا على نتائج المعالجة.
في عملية ما بعد المعالجة، حاول اختيار أداة حادة مطلية بالألماس ومثقاب من الكربيد الصلب.تحدد مقاومة التآكل للأداة ولقمة الحفر نفسها جودة المعالجة وعمر الخدمة للأداة.إذا لم تكن الأداة وريشة الحفر حادة بدرجة كافية أو تم استخدامها بشكل غير صحيح، فلن يؤدي ذلك إلى تسريع التآكل وزيادة تكلفة معالجة المنتج فحسب، بل سيؤدي أيضًا إلى تلف اللوحة، مما يؤثر على شكل وحجم اللوحة و استقرار أبعاد الثقوب والأخاديد الموجودة على اللوحة.يتسبب في تمزق طبقات المادة، أو حتى انهيار الكتلة، مما يؤدي إلى تخريد اللوحة بأكملها.
عند الحفرصفائح ألياف الكربونكلما كانت السرعة أسرع، كان التأثير أفضل.في اختيار لقم الثقب، يعد التصميم الفريد لطرف المثقاب لقمة ثقب حافة الوجه PCD8 أكثر ملاءمة لألواح ألياف الكربون، والتي يمكن أن تخترق صفائح ألياف الكربون بشكل أفضل وتقلل من خطر التصفيح.
عند قطع صفائح ألياف الكربون السميكة، يوصى باستخدام قاطعة طحن ضغط ذات حدين مع تصميم حافة حلزونية يمنى ويسرى.تحتوي حافة القطع الحادة هذه على أطراف حلزونية علوية وسفلية لموازنة القوة المحورية للأداة لأعلى ولأسفل أثناء القطع.، للتأكد من أن قوة القطع الناتجة يتم توجيهها إلى الجانب الداخلي للمادة، وذلك للحصول على ظروف قطع مستقرة وقمع حدوث تصفيح المواد.يمكن لتصميم الحواف العلوية والسفلية ذات الشكل الماسي لجهاز التوجيه "Pineapple Edge" أيضًا قطع صفائح ألياف الكربون بشكل فعال.يمكن لفلوت الرقاقة العميقة أن يزيل الكثير من حرارة القطع من خلال تفريغ الرقائق أثناء عملية القطع، وذلك لتجنب تلف ألياف الكربون.خصائص الورقة.
01 ألياف طويلة مستمرة
مواصفات المنتج:شكل المنتج الأكثر شيوعًا لمصنعي ألياف الكربون، تتكون الحزمة من آلاف الخيوط الأحادية، والتي تنقسم إلى ثلاثة أنواع وفقًا لطريقة اللف: NT (غير ملتوية، غير ملتوية)، UT (غير ملتوية، غير ملتوية)، TT أو ST ( ملتوية، ملتوية)، منها NT هو ألياف الكربون الأكثر استخدامًا.
التطبيق الرئيسي:يستخدم بشكل أساسي للمواد المركبة مثل المواد المركبة CFRP أو CFRTP أو C/C، وتشمل مجالات التطبيق معدات الطائرات/الفضاء والسلع الرياضية وقطع غيار المعدات الصناعية.
02 غزل الألياف الأساسية
مواصفات المنتج:خيوط ألياف قصيرة باختصار، خيوط مغزولة من ألياف الكربون القصيرة، مثل ألياف الكربون ذات الأغراض العامة، عادة ما تكون منتجات على شكل ألياف قصيرة.
الاستخدامات الرئيسية:مواد العزل الحراري، والمواد المضادة للاحتكاك، والأجزاء المركبة C/C، وما إلى ذلك.
03 نسيج ألياف الكربون
