Karbon Fiber Kompozitler İşleme Kılavuzu
Karbon Fiber Kompozitler: İşleme Kılavuzu
Karbon fiber (CF) kompozitlerin işlenmesi, çoğu mühendisin üretim veya tasarım yapmayı düşündüğü düşünüldüğünde, metalik parçalar tasarlamanın bir arka planından geldiği düşünüldüğünde, zor bir iştir.siyah alüminyum olarak adlandırıldı ve tasarımı ve üretimi siyah sanat olarak tanımlandı.Gerçekten mi?
Bu tasarım kılavuzunun amacı, karbon fiber kompozit malzemeler hakkında genel bilgi ve spesifikasyonlar ile karbon fiber kompozitlerle hafif yüksek performanslı ürünlerin tasarımı için bazı yönergeler sağlamaktır.
Neden Karbon Elyaf
Karbon fiber kompozitler, homojen metaller ve plastiklere kıyasla olağanüstü mekanik özelliklere sahiptir.Malzeme güçlü, sert ve hafiftir.Bu kompozitler, uzay araçları, savaş uçakları ve yarış arabaları gibi hafif ve üstün performansın çok önemli olduğu uygulamalar için tercih edilen malzemedir.
Karbon Fiber Kompozitler Nedir?
Kompozit malzemeler, takviye (elyaf) ile matris (reçine) birleştirilerek yapılır ve bu elyaf ve matris kombinasyonu, her iki malzemeden de tek başına üstün özellikler sağlar.Kompozit bir malzemede, elyaf yükün büyük bir kısmını taşır ve malzeme özelliklerine en büyük katkıyı yapan unsurdur.Reçine, lifler arasında yükün aktarılmasına yardımcı olur, liflerin bükülmesini önler ve malzemeleri birbirine bağlar.
Ne kadar tutuyor?
Tarihsel olarak, karbon fiber kompozitler çok pahalıydı ve bu da kullanımını yalnızca özel uygulamalarla sınırladı.Ancak son on yedi yılda tüketim arttıkça ve üretim süreçlerindeki otomasyon arttıkça karbon fiber kompozitlerin fiyatı düştü.Kombine etki, yüksek kaliteli alüminyum ürünlerin toplam maliyetini düşürdü.Günümüzde karbon fiber kompozitler, spor malzemeleri, performans tekneleri, performans araçları ve yüksek performanslı endüstriyel makineler gibi birçok uygulamada ekonomik olarak uygundur.
Uygulamalar
Kompozit malzemeler son derece çok yönlüdür.Mühendis, istenen malzeme özelliklerini elde etmek için çok çeşitli elyaflar ve reçineler arasından seçim yapabilir.Ayrıca malzeme kalınlığı ve fiber yönelimleri her uygulama için optimize edilebilir.
Karbon fiber kompozitlerin avantajları şunlardır:
1. Yüksek özgül sertlik (sertlik bölü yoğunluk)
2. Yüksek özgül mukavemet (kuvvet bölü yoğunluk)
3. Son derece düşük termal genleşme katsayısı (CTE)
4.X-ışını şeffaf (düşük moleküler ağırlığı nedeniyle)
Karbon fiber kompozitler hangi uygulamalarda kullanılır?
Yüksek özgül mukavemet, sertlik ve düşük CTE ile karbon fiber kompozitlerin benzersiz konumlandırılması, aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi birçok uygulama alanında onlara benzersiz bir yer sağlar:
Karbon fiber kompozitler için tipik uygulamalar
Tasarım Bilgileri
Karbon Fiber kompozitler "tasarımcının malzemesi" olarak kabul edilir, çünkü parçalar gerekli yönlerde ve konumlarda mukavemet ve/veya sertliğe sahip olacak şekilde uyarlanabilir.Bu, malzemeleri stratejik olarak yerleştirerek ve fiber yönünü gereksinimlere en uygun şekilde yönlendirerek elde edilir.Ayrıca, karbon fiber kompozitlerin sunduğu tasarım ve üretim esnekliği, toplam parça fiyatını daha da azaltmak için birçok özelliği yerinde birleştirme ve birleştirme gibi tasarımı optimize etme fırsatları sağlar.
Takım
Kalıplar, kompozit parçaların şeklini tanımlamak için kullanılır.Kompozit parça, kalıpların tüm şekillerini ve özelliklerini alacaktır;bu nedenle parçanın kalitesi, kalıbın kalitesinden büyük ölçüde etkilenir.Kalıplar erkek veya dişi olabilir.Dişi kalıplar en yaygın olanlarıdır ve pürüzsüz bir dış yüzeye sahip bir parça üretecek, erkek bir kalıp ise pürüzsüz bir iç yüzeye sahip olacaktır.Parça pres kullanılarak birleştirilirse, eşleşen bir kalıp (erkek ve dişi) gereklidir.
Genellikle "kapaklı" olarak adlandırılan iki parçalı takım
Kalıplar kompozit malzemelerden, metal dolgulu epoksiden veya alüminyum veya çelikten işlenebilir.Kalıp tipi ve kullanılan malzeme, parça tipine ve üretim miktarına bağlıdır.
Üretim süreci
Gelişmiş karbon fiber üretimi, genellikle termoset reçineler ile önceden emprenye edilmiş karbon fiber kullanılarak gerçekleştirilir.Kullanılan iki temel yöntem şunlardır:
1. El yatırması
Önceden emprenye edilmiş dokuma malzemelerin elle yerleştirilmesi, karmaşık şekiller halinde düz katlar oluşturmak için insan işgücünün beceri ve deneyimini gerektiren kompozit imalat endüstrisinin hala büyük bir parçasıdır.Yüksek performanslı ve karmaşık parçalar üretme kapasitesine sahiptir ancak pahalı ve oldukça değişken bir süreç olabilir.
2. Otomatik Fiber Yerleştirme (AFP)
Dikkate alınması gereken ana noktalar, kullandığınız elyafın genişliği ve sıkıştırma silindirinin yarıçapıdır.
