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安徽航天航空用碳纤维种类不同工艺有何区别

来源: 发布时间:2024年07月20日

用“坚如磐石、韧如发丝”来形容碳纤维材料毫不为过。别看碳纤维材料像纺织纤维一样柔软可加工,却是一种强度比钢大,且耐腐蚀、耐高温、导电导热性好的新一代高性能材料。人们平时接触非常多的碳纤维材料自行车,就是借助了碳纤维材料没有塑性形变的特性,不但减轻了车身重量,更提升了自行车的使用寿命。

目前,碳纤维复合材料的特性还存在着巨大的提升空间。在碳纤维材料重点研究的树脂领域,碳纤维的应用将进一步提升武器装备各部件的使用寿命,并非常大的改善武器装备抗冲击韧性、耐疲劳损伤性、工艺性和耐湿热性。 碳纤维汽车座椅也是汽车轻量化的主要应用之一。安徽航天航空用碳纤维种类不同工艺有何区别

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人们对推动碳纤维整体需求的各个行业和应用有着不同的看法,有些行业下滑,有些行业则会上涨。那些已经收缩的领域尤其是航空航天领域,导致碳纤维行业的总量在2020年看起来相对平稳,预计2021年只会有非常温和的增长。但是,长期前景更为乐观。在未来几年内,可以合理预期碳纤维行业将再次恢复较强劲的同比增长。至于碳纤维行业的产能,全球碳纤维生产商的铭牌产能合计约为16万吨,足以满足当前需求。一些生产商正在计划增加新的工厂和产能,以满足日益增长的未来需求。必须牢记,碳纤维仍处于早期发展阶段。飞机是通过手工制造的,每天只有一两架;其他应用稍高一些,但仍然没有自动化。与之相比,汽车的批量生产速度超过每分钟一辆。如今,碳纤维仍主要用于小批量应用,尚未实现“大量生产”。


安徽航天航空用碳纤维种类不同工艺有何区别碳纤维和它的复合材料具有高比强、高比模、耐疲劳、抗蠕变、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、尺寸稳定等优异性能。

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传统的碳纤维生产过程主要包括纤维纺丝、热稳定化、碳化以及石墨化等环节,再加上高压下烘烤分离的树脂和碳纤维布,一共需要24个小时以上。而锻造碳纤维的生产耗时则明显缩短了许多,将切碎的碳纤维丝与树脂结合并夹在两个钢模之间,然后放在1200-1500psi的压力下加热3分钟就能制造完成。生产周期的大幅缩短意味着锻造碳纤维的生产成本将大幅降低。还有一个优势,短切碳纤维与树脂混合后,在高压的作用下, 它的流动性好,能够成型复杂结构的零部件。


碳纤维的处理加工

1、裁切

预浸料(Prepreg)从零下18度的冷库中取出,经过醒料,第一步在自动裁切机进行精细裁切。

2、铺贴

第二步在铺贴工装上进行预浸料铺贴,根据设计要求铺贴不同层数,所有过程都在激光定位下进行的。

3、成型

通过自动化搬运机器人,将预成型料送至模压机上进行模压成型(PCM),华特目前能做到5-10分钟成型,拥有800-1000吨压机,可成型各类大型工件。

4、切割

成型后工件送至切割机器人工作站,进行第四步切割及去毛刺,确保工件尺寸精度,该过程亦可在CNC上操作。

5、清洗

第五步在清洗工位进行干冰清洗,去除脱模剂,便于后道涂胶工艺。

6、涂胶

第六步在涂胶机器人工位打结构胶,涂胶位,打胶速度和出胶量都经过精细调试。部分与金属件连接件采用铆接方式,在铆接工位进行。

7、装配检测

涂胶后完成内外板装配,待胶固化后进行蓝光检测,确保关键孔位、点、线、面的尺寸精度。

碳纤维复合材料的密度只有钢的三分之一,比铝合金轻30%左右。

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提到碳纤维我都会想到是坚固,轻便并且价格昂贵(相对于钢材和铝产品)例如用在F1赛车等要要求产品上,但现在有在民用汽车上,其实碳纤维是广义的物质统称,衍生出来的复合类材质很多。

不同的复合材料根据碳化率不同高温热处理温度成本也不一样,从而生不同碳纤维材料之间的价格也会相差很大。随着技术的发展,应用范围变大,更多资金的投入,回收再利用技术的成熟,碳纤维的成本会进一步下降。碳纤维复合材料在汽车上的应用会越来越多。

因此,碳纤维在汽车领域的应用会越来越广阔,将来汽车的排放会越来越低碳,而汽车本身将越来越“高碳”。未来颠覆汽车的两个技术就是,碳纤维新材料,智能化。


碳纤维复合材料强度大,不仅可以很好的承受前端所搬运物品的重量,还可以降低能耗。安徽航天航空用碳纤维种类不同工艺有何区别

目前,碳纤维复合材料已经被引入到汽车刹车片的应用中,特别是在赛车中。安徽航天航空用碳纤维种类不同工艺有何区别

由于整个生产过程事关湿度、浓度、粘度、流量等上千个参数的高精度控制,稍有不慎就会严重影响碳纤维材料的性能和质量稳定性。因此,目前只有极少数国家能稳定生产出高性能碳纤维材料。

事实上,碳纤维材料尤其是强度较高的碳纤维原丝,可用于高性能装备研制。因此,研制新一代碳纤维材料以及更高性能的装备,就成了各比拼高精尖实力的“重头戏”。目前都纷纷将目光锁定在“碳纤维材料”领域,竞相推出研发碳纤维材料相关计划,或将引发碳纤维材料研制的“群雄逐鹿”。 安徽航天航空用碳纤维种类不同工艺有何区别

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