Guía de procesamento de compostos de fibra de carbono
Composites de fibra de carbono: guía de procesamento
O procesamento de compostos de fibra de carbono (CF) é un negocio complicado, tendo en conta que a maioría dos enxeñeiros que pensan producir ou deseñar proceden dunha experiencia de deseño de pezas metálicas.chamouse aluminio negro, e o seu deseño e fabricación foron descritos como arte negra.Que é, de verdade?
O propósito desta guía de deseño é proporcionar información xeral e especificacións sobre materiais compostos de fibra de carbono e algunhas directrices para deseñar produtos lixeiros de alto rendemento con compostos de fibra de carbono.
Por que fibra de carbono
Os compostos de fibra de carbono teñen propiedades mecánicas excepcionais en comparación cos metais e plásticos homoxéneos.O material é forte, ríxido e lixeiro.Estes compostos son o material de elección para aplicacións onde o rendemento lixeiro e superior é primordial, como compoñentes para naves espaciais, avións de combate e coches de carreiras.
Que son os compostos de fibra de carbono
Os materiais compostos fanse combinando reforzo (fibra) con matriz (resina), e esta combinación de fibra e matriz proporciona características superiores a calquera dos materiais por si só.Nun material composto, a fibra leva a maior parte da carga e é o principal contribuínte nas propiedades do material.A resina axuda a transferir a carga entre as fibras, evita que as fibras se pandeen e une os materiais.
Canto custou?
Históricamente, os compostos de fibra de carbono foron moi caros, o que limitou o seu uso só a aplicacións especiais.Non obstante, nos últimos dezasete anos, a medida que aumentou o consumo e aumentou a automatización dos procesos de fabricación, o prezo dos compostos de fibra de carbono baixou.O efecto combinado reduciu o custo global dos produtos de aluminio de gama alta.Hoxe, os compostos de fibra de carbono son económicamente viables en moitas aplicacións, como artigos deportivos, barcos de alto rendemento, vehículos de alto rendemento e maquinaria industrial de alto rendemento.
Aplicacións
Os materiais compostos son moi versátiles.O enxeñeiro pode escoller entre unha gran variedade de fibras e resinas para obter as propiedades do material desexadas.Ademais, o grosor do material e as orientacións das fibras pódense optimizar para cada aplicación.
As vantaxes dos compostos de fibra de carbono son:
1. Alta rixidez específica (rixidez dividida pola densidade)
2. Alta forza específica (forza dividida por densidade)
3. Coeficiente de expansión térmica moi baixo (CTE)
4. Transparente aos raios X (debido ao seu baixo peso molecular)
En que aplicacións se utilizan os compostos de fibra de carbono?
O posicionamento único dos compostos de fibra de carbono con alta resistencia específica, rixidez e baixo CTE ofrécelles un lugar único en moitas áreas de aplicación, como se mostra na táboa seguinte:
Aplicacións típicas de compostos de fibra de carbono
Información de deseño
Os compostos de fibra de carbono considéranse "material de deseño" porque as pezas poden adaptarse para ter resistencia ou rixidez nas direccións e localizacións que sexan necesarias.Isto conséguese colocando estratexicamente os materiais e orientando a dirección da fibra para que se adapte mellor aos requisitos.Ademais, a flexibilidade de deseño e fabricación que ofrecen os compostos de fibra de carbono ofrece oportunidades para optimizar o deseño, como consolidar e incorporar moitas funcións in situ, para reducir aínda máis o prezo total da peza.
Ferramentas
Os moldes utilízanse para definir a forma das pezas compostas.A parte composta recollerá todas as formas e características dos moldes;polo tanto, a calidade da peza está moi influenciada pola calidade do molde.Os moldes poden ser masculinos ou femininos.Os moldes femininos son os máis comúns e producirán unha parte cunha superficie exterior lisa mentres que un molde masculino producirá unha superficie interior lisa.Precísase un molde igualado (macho e femia) se a peza se consolida mediante prensa.
Ferramentas de dúas partes, comunmente chamadas "concha"
Os moldes pódense facer con materiais compostos, recheos de metal epoxi ou mecanizados en aluminio ou aceiro.O tipo de molde e os materiais empregados dependen do tipo de peza e da cantidade de produción.
Proceso de fabricación
A produción avanzada de fibra de carbono adoita realizarse mediante a fibra de carbono preimpregnada con resinas termoestables.Os dous métodos fundamentais utilizados son:
1. Colocación de mans
A colocación manual de materiais tecidos preimpregnados aínda é unha gran parte da industria de fabricación de compostos, que requiren as habilidades e experiencia dunha forza de traballo humana para formar capas planas en formas complexas.É capaz de producir pezas complexas e de alto rendemento, pero pode ser un proceso caro e moi variable.
2. Colocación automatizada de fibra (AFP)
As principais cousas a ter en conta son o ancho da fibra que está a usar e o raio do rolo de compactación.
