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Fibre de carbone est un matériau fibreux avec une teneur en carbone supérieure à 95 %. Il possède d’excellentes propriétés mécaniques, chimiques, électriques et autres. C'est le « roi des nouveaux matériaux » et un matériau stratégique qui manque au développement militaire et civil. Connu sous le nom d’« Or Noir ».

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

Comment est fabriquée la fine fibre de carbone ?

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, ils sont de plus en plus favorisés par tous les horizons, en particulier la forte croissance de l'aviation, de l'automobile, du rail, des pales éoliennes, etc. et son effet moteur, le développement de l'industrie de la fibre de carbone. . Les perspectives sont encore plus larges.

La chaîne industrielle de la fibre de carbone peut être divisée en amont et en aval. L’amont fait généralement référence à la production de matériaux spécifiques à la fibre de carbone ; l'aval fait généralement référence à la production de composants d'application en fibre de carbone. Les entreprises situées entre l’amont et l’aval peuvent les considérer comme des fournisseurs d’équipements dans le processus de production de fibre de carbone. Comme le montre la figure :

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

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

Le processus de production de fibre de carbone comprend principalement l'étirage, l'ébauche, la stabilisation, la carbonisation et la graphitisation. Comme le montre la figure :

Dessin:Il s'agit de la première étape du processus de production de fibre de carbone. Il sépare principalement les matières premières en fibres, ce qui constitue un changement physique. Au cours de ce processus, le transfert de masse et le transfert de chaleur entre le liquide de filage et le liquide de coagulation, et enfin la précipitation du 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. C’est également une étape clé dans le haut module, le haut renforcement, la densification et le raffinement des fibres PAN.

Stabilité:La chaîne macromoléculaire linéaire thermoplastique PAN est transformée en une structure trapézoïdale non plastique résistante à la chaleur par la méthode de chauffage et d'oxydation à 400 degrés, de sorte qu'elle ne fond pas et ne s'inflamme pas à haute température, conservant la forme de la fibre, et la thermodynamique est dans un état stable.

Carbonisation:Il est nécessaire d'éliminer les éléments non carbonés du PAN à une température de 1 000 à 2 000 degrés, et enfin de générer des fibres de carbone à structure de graphite turbostratique avec une teneur en carbone supérieure à 90 %.

Tissu en fibre de carbone

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

Le processus détaillé de la fibre de carbone depuis le processus de production de la soie grège jusqu'au produit fini est que la soie grège PAN est produite par le processus de production de soie grège précédent. Après pré-étirage par la chaleur humide du dévidoir, il est séquentiellement transféré vers le four de pré-oxydation par la machine à tréfiler. Après avoir été cuites à différents gradients de température dans le groupe de fours de pré-oxydation, des fibres oxydées sont formées, c'est-à-dire des fibres pré-oxydées ; les fibres préoxydées sont transformées en fibres de carbone après passage dans des fours de carbonisation à moyenne et haute température ; les fibres de carbone sont ensuite soumises à un traitement de surface final, à un encollage, à un séchage et à d'autres processus pour obtenir des produits en fibres de carbone. . L'ensemble du processus d'alimentation continue du fil et de contrôle précis, un petit problème dans n'importe quel processus affectera la production stable et la qualité du produit final en fibre de carbone. La production de fibre de carbone nécessite un long processus, de nombreux points techniques clés et des barrières de production élevées. Il s’agit d’une intégration de plusieurs disciplines et technologies.

Ce qui précède est la fabrication de la fibre de carbone, voyons comment le tissu en fibre de carbone est utilisé !

Traitement des produits en tissu de fibre de carbone

1. Coupe

Le préimprégné est sorti de la chambre froide à moins 18 degrés. Après le réveil, la première étape consiste à couper avec précision le matériau selon le schéma du matériau sur la machine de découpe automatique.

2. Pavage

La deuxième étape consiste à poser le préimprégné sur l'outil de pose, et à poser différentes couches selon les exigences de conception. Tous les processus sont effectués sous positionnement laser.

3. Formage

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

4. Coupe

Après le formage, la pièce est envoyée au poste de travail du robot de découpe pour la quatrième étape de découpe et d'ébavurage afin de garantir la précision dimensionnelle de la pièce. Ce processus peut également être exploité sur CNC.

5. Nettoyage

La cinquième étape consiste à effectuer un nettoyage à la glace carbonique à la station de nettoyage pour éliminer l'agent de démoulage, ce qui est pratique pour le processus de revêtement de colle ultérieur.

6. Colle

La sixième étape consiste à appliquer la colle structurelle au niveau du poste robot de collage. La position de collage, la vitesse de colle et le débit de colle sont tous ajustés avec précision. Une partie de la liaison avec les pièces métalliques est rivetée, qui est réalisée au poste de rivetage.

7. Contrôle de l'assemblage

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

La fibre de carbone est plus difficile à traiter

La fibre de carbone possède à la fois la forte résistance à la traction des matériaux en carbone et la douceur des fibres. La fibre de carbone est un nouveau matériau doté d'excellentes propriétés mécaniques. Prenons comme exemple la fibre de carbone et 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 ce qui concerne 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, c'est pourquoi la fibre de carbone peut être qualifiée de roi des nouveaux matériaux. En raison de cet avantage, lors du traitement des composites renforcés de fibres de carbone (CFRP), la matrice et les fibres ont des interactions internes complexes, rendant leurs propriétés physiques différentes de celles des métaux. La densité du CFRP est bien inférieure à celle des métaux, tandis que la résistance est supérieure à celle de la plupart des métaux. En raison de l'inhomogénéité du CFRP, l'arrachement des fibres ou le détachement des fibres de la matrice se produisent souvent pendant le traitement ; Le CFRP a une résistance élevée à la chaleur et à l'usure, ce qui le rend plus exigeant sur l'équipement pendant le traitement. Une grande quantité de chaleur de coupe est donc générée dans le processus de production, ce qui est plus grave pour l'usure de l'équipement.

Dans le même temps, avec l'expansion continue de ses domaines d'application, les exigences deviennent de plus en plus délicates, et les exigences relatives à l'applicabilité des matériaux et les exigences de qualité du CFRP deviennent de plus en plus strictes, ce qui entraîne également des coûts de traitement. se lever.

Traitement des panneaux de fibres de carbone

Une fois le panneau de fibres de carbone durci et formé, un post-traitement tel que la découpe et le perçage est nécessaire pour des exigences de précision ou des besoins d'assemblage. Dans les mêmes conditions telles que les paramètres du processus de coupe et la profondeur de coupe, la sélection d'outils et de forets de différents matériaux, tailles et formes aura des effets très différents. Dans le même temps, des facteurs tels que la résistance, la direction, la durée et la température des outils et des forets affecteront également les résultats du traitement.

Lors du processus de post-traitement, essayez de choisir un outil tranchant avec un revêtement diamanté et un foret en carbure monobloc. 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 assez tranchants ou mal utilisés, cela accélérera non seulement l'usure, augmentera le coût de traitement du produit, mais endommagera également la plaque, affectant la forme et la taille de la plaque et du stabilité des dimensions des trous et rainures de la plaque. Provoque une déchirure en couches du matériau, voire un effondrement de blocs, entraînant la mise au rebut de la planche entière.

Lors du perçagefeuilles de fibre de carbone, plus la vitesse est rapide, meilleur est l'effet. Dans la sélection des forets, la conception unique de la pointe du foret PCD8 est plus adaptée aux feuilles de fibre de carbone, qui peuvent mieux pénétrer les feuilles de fibre de carbone et réduire le risque de délaminage.

Lors de la coupe de feuilles épaisses en fibre de carbone, il est recommandé d'utiliser une fraise à compression à double tranchant avec un bord hélicoïdal gauche et droit. Ce bord tranchant possède des pointes hélicoïdales supérieures et inférieures pour équilibrer la force axiale de l'outil de haut en bas pendant la coupe. , pour garantir que la force de coupe résultante est dirigée vers le côté intérieur du matériau, de manière à obtenir des conditions de coupe stables et à supprimer l'apparition de délaminage du matériau. La conception des bords supérieur et inférieur en forme de diamant du routeur « Pineapple Edge » permet également de couper efficacement des feuilles de fibre de carbone. Sa cannelure à copeaux profonde peut évacuer beaucoup de chaleur de coupe grâce à l'évacuation des copeaux pendant le processus de coupe, afin d'éviter d'endommager la fibre de carbone. propriétés de la feuille.

01 Fibre longue continue

Caractéristiques du produit :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 (Never Twisted, untwisted), UT (Untwisted, untwisted), TT ou ST ( Tordu, torsadé), dont le NT est la fibre de carbone la plus couramment utilisée.

Application principale :Principalement utilisé pour les matériaux composites tels que les matériaux composites CFRP, CFRTP ou C/C, et les domaines d'application incluent les équipements aéronautiques/aérospatiaux, les articles de sport et les pièces d'équipement industriel.

02 Fils de fibres discontinues

Caractéristiques du produit :fil de fibres courtes pour les fils courts, les fils filés à partir de fibres de carbone courtes, telles que les fibres de carbone à base de brai à usage général, sont généralement des produits sous forme de fibres courtes.

Utilisations principales :matériaux d'isolation thermique, matériaux antifriction, pièces composites C/C, etc.

03 Tissu en fibre de carbone

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

Application principale :Identique à la fibre de carbone continue, principalement utilisée dans les matériaux composites tels que les matériaux composites CFRP, CFRTP ou C/C, et les domaines d'application incluent les équipements aéronautiques/aérospatiaux, les articles de sport et les 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 fibres de carbone continues ou de fils filés en fibres de carbone.

Utilisation principale :Principalement utilisé pour les matériaux de renforcement à base de résine, notamment pour la production et la transformation de produits tubulaires.

05 Fibre de carbone hachée

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

Utilisations principales :Habituellement utilisé comme mélange de plastiques, de résines, de ciment, etc., en se mélangeant à 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 de fibres de carbone imprimés en 3D sont principalement des fibres de carbone coupées. principal.

06 Meulage de la fibre de carbone

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

Application principale :semblable à la fibre de carbone hachée, mais rarement utilisée 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 thermique de la matrice.

07 Tapis en fibre de carbone

Caractéristiques du produit :La forme principale est le feutre ou le tapis. Tout d'abord, les fibres courtes sont superposées par cardage mécanique et d'autres méthodes, puis préparées par aiguilletage ; 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 résistant à la corrosion, etc.

08 Papier en fibre de carbone

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

Utilisations principales :plaques antistatiques, électrodes, cônes de haut-parleur et plaques chauffantes ; les applications les plus en vogue ces dernières années sont les matériaux cathodiques de batteries de véhicules à énergie nouvelle, etc.

09 Préimprégné en fibre de carbone

Caractéristiques du produit :un matériau intermédiaire semi-durci constitué d'une résine thermodurcissable imprégnée de fibres de carbone, qui présente 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 courantes incluent un matériau préimprégné de 300 mm, 600 mm et 1 000 mm de largeur.

Application principale :équipements aéronautiques/aérospatiaux, articles de sport et équipements industriels, etc.

010 matériau composite en fibre de carbone

Caractéristiques du produit :Matériau de moulage par injection composé de résine thermoplastique ou thermodurcissable mélangée à de la fibre de carbone, le mélange est ajouté avec divers additifs et fibres coupées, puis subit un processus de mélange.

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

Nous produisons égalementmèche directe en fibre de verre,tapis en fibre de verre, maille de fibre de verre, etmèche tissée en fibre de verre.

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