Koolstofvezelproductie en koolstofvezelonderdelen:wat zijn de basisprincipes?

Fabrikanten verlangen naar sterke en lichtgewicht producten. Elite-bedrijven profiteren van koolstofvezels en hun eenvoudige proces.

Is het tijd om koolstofvezelonderdelen in uw productie te overwegen?

De lucht- en ruimtevaart en de medische industrie verschuiven onderdelen naar de productie van koolstofvezel. Lees dus verder voor meer informatie over het proces en hoe het voor uw product kan werken.

3 delen koolstofvezelproductie

Het eerste deel is het pre-preg-proces, waarbij koolstofvezelplaten worden gemaakt. Koolstofvezels zijn geweven tot uniforme strengen. Vervolgens samen verwarmd om voorgeïmpregneerde platen te maken.

Daarna volgt de fabricage. Grondstof zoals epoxyhars vormt een geprefabriceerde composiet. Dit omvat het mengen en aanbrengen van unidirectionele uithardende harsen.

Het product is klaar zodra het is uitgehard onder polymerisatie bij hoge temperatuur.

Het laatste proces is post-preg verwerking. Daarom moet er meer hars aan de geprefabriceerde composiet worden toegevoegd en uitgehard.

De custom carbon fiber onderdelen zijn licht. Ze zijn sterk genoeg om lasten van 600 pond per vierkante inch zonder problemen te weerstaan. Andere voordelen van het gebruik van koolstofvezels zijn:

• Hoge treksterkte in vergelijking met gewichtsverhouding
• Hoge vermoeiingssterkte
• Een lage thermische uitzettingssnelheid
• Verbeterde verhouding tussen stijfheid en gewicht

Classificatie van koolstofvezels

Trekmodulus meet hoeveel trekkracht een vezel met een bepaalde diameter kan uitoefenen zonder te breken. De eenheid voor trekmodulus is psi. De sterkste koolstofvezel is ongeveer vijf keer sterker dan staal.

Grafietvezels zijn vezels met een ultrahoge modulus, gemaakt van aardolie. Daarom hebben deze vezels een interne structuur zoals een driedimensionaal kristal.

De kunststoffen worden gevormd tot lange strengen. Ze worden tot zeer hoge temperatuur verhit zonder dat ze in aanraking komen met zuurstof. De vezels kunnen niet branden zonder zuurstof.

In plaats daarvan zorgt de hoge temperatuur ervoor dat de atomen in de vezel gaan trillen. Daarom verdringen de meeste niet-koolstofatomen.

Het fabricageproces

Onderdelen van koolstofvezel worden gevormd uit polyacrylonitril of rayon en soms uit aardolie. Ze zijn gemaakt van een gepatenteerde mix van lange reeksen moleculen die afkomstig zijn van koolstofatomen.

Dit zijn bijvoorbeeld de belangrijkste fasen van het proces.

Vezelspinnen

• Acrylonitril-plastic mengt zich met een ander soort plastic om polyacrylonitril te maken. Dit gebeurt in een proces dat suspensie- of oplossingspolymerisatie wordt genoemd.
• Het plastic verandert in vezels. Chemicaliën pompen de vezels in een chemisch bad om vaste vezels te worden. Of het mengen van plastic en verwarmde chemicaliën totdat ze verdampen.
• Na het wassen en strekken worden vezels dunner. Moleculen richten zich, verhitten en worden sterk.

Stabilisatie

• Het maken van verkoolde vezels vereist chemische aanpassingen. Vezels verwarmen in de lucht tot ongeveer 390-590° F (200-300° C) gedurende 30-120 minuten. De vezels halen zuurstof uit de lucht en hun bindingspatroon verandert.
• Het stabilisatieproces kan verschillende technieken gebruiken. In sommige gevallen trekken vezels door verwarmde kamers. Of de vezels gaan over hete walsen en door materialen die door hete lucht in suspensie worden gehouden. Daarom gebruiken sommigen verwarmde lucht gemengd met chemicaliën om de stabilisatie te versnellen.

Carbonisatie

• Vervolgens worden stabiele vezels verwarmd op 1.830-5.500 ° F. Dit is gedurende enkele minuten in een oven die geen zuurstof heeft om de vezels te verbranden.
• Verwarmde vezels verliezen dan atomen. Dit omvat waterdamp, ammoniak, koolmonoxide en kooldioxide. Als gevolg hiervan vormen de overblijvende atomen dichte, gebonden koolstofkristallen. Ze worden parallel uitgelijnd met de lange as van de vezel.

Oxidatie van het oppervlak

• Na carbonisatie oxideert het oppervlak van de vezels, wat zich voorbereidt op betere bindingen.
• De oxidatie vereist onderdompeling van de vezels in de lucht, koolstofdioxide of ozon. Aan de andere kant omvatten andere oplossingen natriumhypochloriet en salpeterzuur. Een elektrolytisch proces bedekt de vezels.

Vezelmaat

• Na oxidatie worden vezels gecoat voor bescherming tijdens het weven. De lijmmaterialen werken samen met de lijm om composietmaterialen te vormen. Coatingmaterialen zijn bijvoorbeeld epoxy, polyester, nylon en urethaan.
• Wordt op klossen gewikkeld, vezels draaien samen om garen van verschillende groottes te maken.

Koolstofvezelproductieapparatuur

Er zijn maar weinig bedrijven die zich bezighouden met de productie van koolstofvezel of de uitrusting ervan. Ter verduidelijking:ze besteden hun koolstofvezelproducten liever uit aan ervaren bedrijven zoals SMI Composites.

Bovenal weet SMI Composites hoogwaardige carbon fiber onderdelen te maken. Bel ons vandaag nog voor meer informatie over hoe we uw op maat gemaakte koolstofvezelonderdelen kunnen maken.