Behandlingsveiledning for karbonfiberkompositter
Karbonfiberkompositter: Prosessveiledning
Å behandle kompositter av karbonfiber (CF) er en vanskelig forretning, med tanke på at de fleste ingeniører som tenker på å produsere eller designe kommer fra en bakgrunn med å designe metalliske deler.det har blitt kalt svart aluminium, og dets design og fabrikasjon har blitt beskrevet som svart kunst.Hva er det, egentlig?
Formålet med denne designguiden er å gi generell informasjon og spesifikasjoner om karbonfiberkomposittmaterialer og noen retningslinjer for utforming av lette høyytelsesprodukter med karbonfiberkompositter.
Hvorfor karbonfiber
Karbonfiberkompositter har eksepsjonelle mekaniske egenskaper sammenlignet med homogene metaller og plast.Materialet er sterkt, stivt og lett.Disse komposittene er det valgte materialet for bruksområder der lett og overlegen ytelse er avgjørende, for eksempel komponenter for romfartøy, jagerfly og racerbiler.
Hva er karbonfiberkompositter
Komposittmaterialer er laget ved å kombinere forsterkning (fiber) med matrise (harpiks), og denne kombinasjonen av fiber og matrise gir egenskaper som er overlegne begge materialene alene.I et komposittmateriale bærer fiberen mesteparten av belastningen og er den største bidragsyteren til materialegenskapene.Harpiksen bidrar til å overføre belastning mellom fibre, hindrer fibrene i å knekke seg og binder materialene sammen.
Hvor mye det koster?
Historisk sett har karbonfiberkompositter vært svært kostbare, noe som har begrenset bruken til kun spesielle bruksområder.Men i løpet av de siste sytten årene, ettersom forbruket har økt og automatiseringen i produksjonsprosessene har økt, har prisen på karbonfiberkompositter gått ned.Den kombinerte effekten har redusert de totale kostnadene for avanserte aluminiumsprodukter.I dag er karbonfiberkompositter økonomisk levedyktige i mange bruksområder som sportsutstyr, ytelsesbåter, ytelseskjøretøy og høyytelses industrimaskineri.
applikasjoner
Komposittmaterialer er ekstremt allsidige.Ingeniøren kan velge mellom et bredt utvalg av fibre og harpikser for å oppnå de ønskede materialegenskapene.Materialtykkelsen og fiberorienteringene kan også optimaliseres for hver applikasjon.
Fordelene med karbonfiberkompositter er:
1. Høy spesifikk stivhet (stivhet delt på tetthet)
2. Høy spesifikk styrke (styrke delt på tetthet)
3. Ekstremt lav termisk ekspansjonskoeffisient (CTE)
4. Røntgengjennomsiktig (på grunn av lav molekylvekt)
I hvilke applikasjoner brukes karbonfiberkompositter?
Den unike plasseringen av karbonfiberkomposittene med høy spesifikk styrke, stivhet og lav CTE gir dem en unik plass i mange bruksområder som vist i tabellen nedenfor:
Typiske bruksområder for karbonfiberkompositter
Designinformasjon
Karbonfiberkompositter regnes som "designers materiale" fordi delene kan skreddersys for å ha styrke og eller stivhet i de retninger og steder som er nødvendige.Dette oppnås ved å strategisk plassere materialer og orientere fiberretningen slik at den passer best til kravene.Design- og produksjonsfleksibiliteten som karbonfiberkompositter tilbyr gir også muligheter til å optimalisere design, for eksempel konsolidering og inkorporering av mange funksjoner på stedet, for ytterligere å redusere den totale delprisen.
Verktøy
Former brukes til å definere formen på komposittdelene.Den sammensatte delen vil plukke opp alle former og funksjoner i formene;derfor er kvaliteten på delen sterkt påvirket av kvaliteten på formen.Formene kan være enten hanner eller hunner.Hunnformene er de vanligste og de vil produsere en del med en glatt ytre overflate mens en hannform vil produsere en glatt indre overflate.En matchet form (hann og hunn) er nødvendig hvis delen konsolideres ved hjelp av en presse.
Todelt verktøy, ofte kalt et "muslingskall"
Formene kan lages med komposittmaterialer, metallfylt epoksy eller maskinert av aluminium eller stål.Typen form og materialer som brukes avhenger av type del og produksjonsmengde.
Produksjonsprosess
Avansert produksjon av karbonfiber utføres vanligvis ved bruk av forhåndsimpregnert karbonfiber med herdeplast.De to nøkkelmetodene som brukes er:
1. Håndopplegg
Håndopplegget av forhåndsimpregnerte vevde materialer er fortsatt en stor del av komposittproduksjonsindustrien, og krever ferdigheter og erfaring fra en menneskelig arbeidsstyrke for å lage flate lag til komplekse former.Den er i stand til å produsere høy ytelse og komplekse deler, men kan være en kostbar og svært variabel prosess.
2. Automatisert fiberplassering (AFP)
De viktigste tingene å vurdere er bredden på fiberen du bruker og komprimeringsvalseradius.
