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Fibre de carbone est un matériau en fibre avec une teneur en carbone de plus de 95%. Il a une excellente mécanique, chimique, électrique et d'autres excellentes propriétés. C'est le «roi des nouveaux matériaux» et un matériel stratégique qui manque de développement militaire et civil. Connu sous le nom de «Black Gold».

La chaîne de production de fibre de carbone est la suivante:

Comment la fibre de carbone élancée est-elle fabriquée?

La technologie du processus de production de fibres de carbone s'est développée jusqu'à présent et a mûri. Avec le développement continu des matériaux composites en fibre de carbone, il est de plus en plus favorisé par tous les horizons, en particulier la forte croissance de l'aviation, de l'automobile, du rail, des lames éoliennes, etc. et de son effet de conduite, du développement de l'industrie des fibres de carbone. Les perspectives sont encore plus larges.

La chaîne de l'industrie des fibres de carbone peut être divisée en amont et en aval. En amont se réfère généralement à la production de matériaux spécifiques à la fibre de carbone; En aval, se réfère généralement à la production de composants d'application en fibre de carbone. Les entreprises entre en amont et en aval peuvent les considérer comme des fournisseurs d'équipement dans le processus de production de fibres de carbone. Comme indiqué sur la figure:

L'ensemble du processus de la soie brute à la fibre de carbone en amont de la chaîne de l'industrie des fibres de carbone doit passer par des processus tels que les fours d'oxydation, les fours de carbonisation, les fours de graphitisation, le traitement de surface et le dimensionnement. La structure des fibres est dominée par la fibre de carbone.

L'en amont de la chaîne de l'industrie des fibres de carbone appartient à l'industrie pétrochimique, et l'acrylonitrile est principalement obtenu par raffinage du pétrole brut, fissuration, oxydation de l'ammoniac, etc.; La fibre précurseur de polyacrylonitrile, la fibre de carbone est obtenue en pré-oxydant et en carbonisation de la fibre précurseur, et le matériau composite en fibre de carbone est obtenu en traitant de la fibre de carbone et de la résine de haute qualité pour répondre aux exigences de demande.

Le processus de production des fibres de carbone comprend principalement le dessin, la rédaction, la stabilisation, la carbonisation et la graphitisation. Comme indiqué sur la figure:

Dessin:Il s'agit de la première étape du processus de production de la fibre de carbone. Il sépare principalement les matières premières en fibres, ce qui est un changement physique. Au cours de ce processus, le transfert de masse et le transfert de chaleur entre le liquide de rotation et le liquide de coagulation, et enfin les précipitations pan. Les filaments forment une structure de gel.

Rédaction:nécessite une température de 100 à 300 degrés pour fonctionner en conjonction avec l'effet d'étirement des fibres orientées. Il s'agit également d'une étape clé dans le module élevé, le renforcement élevé, la densification et le raffinement des fibres PAN.

Stabilité:La chaîne macromoléculaire linéaire de la casserole thermoplastique est transformée en une structure trapézoïdale non répandue par la chaleur par la méthode de chauffage et d'oxydation à 400 degrés, de sorte qu'elle est non furieuse et non fracable à haute température, en maintenant la forme de la fibre, et que la thermodynamique est à un état stable.

Carbonisation:Il est nécessaire de chasser les éléments non en carbone dans le PAN à une température de 1 000 à 2 000 degrés, et enfin générer des fibres de carbone avec une structure de graphite turbostratique avec une teneur en carbone de plus de 90%.

Tissu en fibre de carbone

Graphizage: Il nécessite une température de 2 000 à 3 000 degrés pour convertir les matériaux carbonisés amorphes et turbostratiques en structures de graphite tridimensionnelles, qui est la principale mesure technique pour améliorer le module des fibres de carbone.

Le processus détaillé de fibre de carbone du processus de production de la soie brute au produit fini est que la soie brute PAN est produite par le processus de production de soie brut précédent. Après pré-dessin par la chaleur humide de la mangeoire en fil, il est transféré séquentiellement au four de pré-oxydation par la machine à dessin. Après avoir été cuits à différentes températures de gradient dans le groupe de fournaises de pré-oxydation, des fibres oxydées se forment, c'est-à-dire des fibres pré-oxydées; Les fibres pré-oxydées sont formées en fibres de carbone après avoir traversé des fours de carbonisation à température moyenne et à haute température; Les fibres de carbone sont ensuite soumises à un traitement final de surface, du dimensionnement, du séchage et d'autres processus pour obtenir des produits en fibre de carbone. . L'ensemble du processus de l'alimentation en fil continu et du contrôle précis, un peu de problème dans n'importe quel processus affectera la production stable et la qualité du produit final en fibre de carbone. La production de fibres de carbone a un long flux de processus, de nombreux points clés techniques et des barrières de production élevées. Il s'agit d'une intégration de plusieurs disciplines et technologies.

Ce qui précède est la fabrication de fibres de carbone, jetons un coup d'œil à la façon dont le tissu en fibre de carbone est utilisé!

Traitement des produits en tissu en fibre de carbone

1. Couper

Le préreg est retiré du stockage froid à moins 18 degrés. Après l'éveil, la première étape consiste à couper avec précision le matériau en fonction du diagramme de matériau sur la machine de coupe automatique.

2. Pavage

La deuxième étape consiste à poser le préimprégnées sur l'outil de pose et à poser différentes couches en fonction des exigences de conception. Tous les processus sont effectués sous positionnement laser.

3. Former

Grâce à un robot de manipulation automatisé, la préforme est envoyée à la machine de moulage pour le moulage par compression.

4. Couper

Après la formation, la pièce est envoyée à la station de travail Robot Cutting pour la quatrième étape de la coupe et du déburricule pour assurer la précision dimensionnelle de la pièce. Ce processus peut également être utilisé sur CNC.

5. Nettoyage

La cinquième étape consiste à effectuer un nettoyage de glace sèche à la station de nettoyage pour retirer l'agent de libération, ce qui est pratique pour le processus de revêtement de colle suivant.

6. Glue

La sixième étape consiste à appliquer de la colle structurelle à la station de robot de collage. La position de collage, la vitesse de colle et la sortie de colle sont toutes ajustées avec précision. Une partie de la connexion avec les pièces métalliques est rivetée, qui est réalisée à la station de rivetage.

7. Inspection de l'assemblage

Une fois la colle appliquée, les panneaux intérieurs et extérieurs sont assemblés. Une fois la colle durcie, la détection de la lumière bleue est effectuée pour assurer la précision dimensionnelle des trous de clés, des points, des lignes et des surfaces.

La fibre de carbone est plus difficile à traiter

La fibre de carbone a à la fois la forte résistance à la traction des matériaux de carbone et la transformation douce des fibres. La fibre de carbone est un nouveau matériau avec d'excellentes propriétés mécaniques. Prenez l'exemple de la fibre de carbone et de notre acier commun, la résistance de la fibre de carbone est d'environ 400 à 800 MPa, tandis que la résistance de l'acier ordinaire est de 200 à 500 MPa. En regardant la ténacité, la fibre de carbone et l'acier sont fondamentalement similaires et il n'y a pas de différence évidente.

La fibre de carbone a une résistance plus élevée et un poids plus léger, de sorte que la fibre de carbone peut être appelée le roi des nouveaux matériaux. En raison de cet avantage, lors du traitement des composites renforcés en fibre de carbone (CFRP), la matrice et les fibres ont des interactions internes complexes, ce qui rend leurs propriétés physiques différentes de celles des métaux. La densité du CFRP est beaucoup plus petite que celle des métaux, tandis que la résistance est supérieure à la plupart des métaux. En raison de l'inhomogénéité du CFRP, du détachement de fibre de fibre ou de la matrice se produit souvent pendant le traitement; Le CFRP a une résistance élevée à la chaleur et porte une résistance, ce qui le rend plus exigeant pour l'équipement pendant le traitement, donc une grande quantité de chaleur de coupe est générée dans le processus de production, qui est plus grave pour l'usure de l'équipement.

Dans le même temps, avec l'expansion continue de ses champs d'application, les exigences deviennent de plus en plus délicates, et les exigences pour l'applicabilité des matériaux et les exigences de qualité pour le CFRP deviennent de plus en plus strictes, ce qui entraîne également l'augmentation du coût de traitement.

Traitement de la carte de fibre de carbone

Une fois la carte de carbone en fibre de carbone durcie et formée, le post-traitement tel que la coupe et le forage est requis pour les exigences de précision ou les besoins d'assemblage. Dans les mêmes conditions, comme les paramètres de processus de coupe et la profondeur de coupe, la sélection des outils et des exercices de différents matériaux, tailles et formes aura des effets très différents. Dans le même temps, des facteurs tels que la résistance, la direction, le temps et la température des outils et des exercices affecteront également les résultats de traitement.

Dans le processus de post-traitement, essayez de choisir un outil tranchant avec revêtement de diamant et un foret en carbure solide. La résistance à l'usure de l'outil et du foret lui-même détermine la qualité du traitement et la durée de vie de l'outil. Si l'outil et le foret ne sont pas suffisamment nets ou utilisés mal, il accélérera non seulement l'usure, augmentera le coût de traitement du produit, mais causera également des dommages à la plaque, affectant la forme et la taille de la plaque et la stabilité des dimensions des trous et des rainures sur la plaque. Provoque une déchirure en couches du matériau, voire un effondrement du bloc, entraînant la mise au rebut de toute la carte.

Lors du foretfeuilles de fibre de carbone, plus la vitesse est rapide, meilleure est l'effet. Dans la sélection de bits de forage, la conception unique de la pointe de forage du bit de perceuse de bord PCD8 est plus adaptée aux feuilles de fibre de carbone, ce qui peut mieux pénétrer les feuilles de fibre de carbone et réduire le risque de délaminage.

Lors de la coupe des feuilles épaisses en fibre de carbone, il est recommandé d'utiliser un frappeur de fraisage à double tranchant avec une conception de bord hélicoïdal gauche et droit. Cet tranchant pointu a des pointes hélicoïdales supérieures et inférieures pour équilibrer la force axiale de l'outil de haut en bas pendant la coupe. , pour s'assurer que la force de coupe résultante est dirigée vers le côté intérieur du matériau, afin d'obtenir des conditions de coupe stables et de supprimer la survenue d'un délaminage du matériau. La conception des bords en forme de diamant supérieur et inférieur du routeur "ananas" peut également couper efficacement les feuilles de fibre de carbone. Sa flûte aux puces profondes peut éliminer beaucoup de coupe de la chaleur à travers la décharge de copeaux pendant le processus de coupe, afin d'éviter d'endommager la fibre de carbone. Propriétés de la feuille.

01 Fiber long continu

Caractéristiques du produit:La forme de produit la plus courante des fabricants de fibres de carbone, le faisceau est composé de milliers de monofilaments, qui sont divisés en trois types selon la méthode de torsion: NT (jamais tordue, non torsée), UT (non torsée, non tacée), TT ou ST (tordue, tordu), dont NT est la fibre de carbon la plus couramment utilisée.

Application principale:Principalement utilisé pour les matériaux composites tels que le CFRP, le CFRTP ou les matériaux composites C / C, et les champs d'application comprennent des équipements d'avion / aérospatiale, des articles de sport et des pièces d'équipement industriel.

02 Fibre de base

Caractéristiques du produit:Le fil à fibres court pour les fils courts, les fibres de carbone courtes, telles que les fibres de carbone à base de hauts à usage général, sont généralement des produits sous la forme de fibres courtes.

Utilisations principales:Matériaux d'isolation thermique, matériaux anti-friction, pièces composites en cas de c / c, etc.

03 Tissu en fibre de carbone

Caractéristiques du produit:Il est en fibre de carbone continue ou en fil filé en fibre de carbone. Selon la méthode de tissage, les tissus en fibre de carbone peuvent être divisés en tissus tissés, tissus tricotés et tissus non tissés. À l'heure actuelle, les tissus en fibre de carbone sont généralement des tissus tissés.

Application principale:La même chose que la fibre de carbone continue, principalement utilisée dans les matériaux composites tels que CFRP, CFRTP ou matériaux composites C / C, et les champs d'application comprennent des équipements d'avion / aérospatiale, des articles de sport et des pièces d'équipement industriel.

04 Ceinture tressée en fibre de carbone

Caractéristiques du produit:Il appartient à une sorte de tissu en fibre de carbone, qui est également tissé à partir de fibre de carbone continue ou de fil filé en fibre de carbone.

Utilisation principale:Principalement utilisé pour les matériaux de renforcement à base de résine, en particulier pour la production et le traitement des produits tubulaires.

05 Fibre de carbone haché

Caractéristiques du produit:Différent du concept de fil filé en fibre de carbone, il est généralement préparé à partir de fibre de carbone continue grâce à un traitement haché, et la longueur hachée de la fibre peut être coupée en fonction des besoins des clients.

Utilisations principales:Habituellement utilisé comme mélange de plastiques, de résines, de ciment, etc., en mélangeant dans la matrice, les propriétés mécaniques, la résistance à l'usure, la conductivité électrique et la résistance à la chaleur peuvent être améliorées; Ces dernières années, les fibres de renforcement des composites en fibres de carbone d'impression 3D sont principalement des fibres de carbone hachées. principal.

06 Fibre de carbone broyant

Caractéristiques du produit:Étant donné que la fibre de carbone est un matériau fragile, il peut être préparé dans un matériau en fibre de carbone en poudre après le broyage, c'est-à-dire du broyage de la fibre de carbone.

Application principale:Semblable à la fibre de carbone hachée, mais rarement utilisé dans le renforcement du ciment; généralement utilisé comme composé de plastique, de résine, de caoutchouc, etc. pour améliorer les propriétés mécaniques, la résistance à l'usure, la conductivité électrique et la résistance à la chaleur de la matrice.

07 Mat de fibre de carbone

Caractéristiques du produit:La forme principale est ressentie ou tapis. Tout d'abord, les fibres courtes sont superposées par un cardage mécanique et d'autres méthodes, puis préparées par un coup de poing à l'aiguille; Également connu sous le nom de tissu non tissé en fibre de carbone, il appartient à une sorte de tissu tissé en fibre de carbone.Utilisations principales:Matériaux d'isolation thermique, substrats de matériaux d'isolation thermique moulés, couches de protection résistantes à la chaleur et substrats de couches résistants à la corrosion, etc.

08 Papier en fibre de carbone

Caractéristiques du produit:Il est préparé à partir de fibre de carbone par processus de fabrication de papiers sec ou humide.

Utilisations principales:plaques antistatiques, électrodes, cônes de haut-parleur et plaques de chauffage; Les applications chaudes de ces dernières années sont les matériaux de la batterie de véhicules énergétiques, etc.

09 Prélection de fibre de carbone

Caractéristiques du produit:un matériau intermédiaire semi-durcié en résine thermodurcissable imprégné de fibre de carbone, qui a d'excellentes propriétés mécaniques et est largement utilisée; La largeur du préimprégné en fibre de carbone dépend de la taille de l'équipement de traitement, et les spécifications communes comprennent un matériau préimprégné de 300 mm, 600 mm et 1000 mm de largeur.

Application principale:Équipement d'avions / aérospatiale, articles de sport et équipement industriel, etc.

010 Matériau composite en fibre de carbone

Caractéristiques du produit:Matière de moulage par injection en résine thermoplastique ou thermodurcissable mélangée à une fibre de carbone, le mélange est ajouté avec divers additifs et fibres hachées, puis subit un processus de composition.

Application principale:S'appuyant sur l'excellente conductivité électrique du matériau, la rigidité élevée et les avantages légers, il est principalement utilisé dans les boîtiers d'équipement et autres produits.

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