Углепластик | это… Что такое Углепластик?
ТолкованиеПеревод
- Углепластик
Углепл́астик (углеродопласт) — композиционный материал на основе углеродного волокна и синтетической смолы.
Также называют — карбоном или карбонопластиком.
Плотность от 1450 кг/куб.м.
Материалы отличаются высокой прочностью, жёсткостью и малым весом, часто прочнее стали, но гораздо легче(по удельным характеристикам превосходит высокопрочную сталь, например 25ХГСА).
Вследствие дороговизны (1 кг отечественной угольной ткани = 8…10 т.р.), этот материал применяют обычно в качестве усиливающих дополнений в основном материале конструкции (не всегда, а только при экономии средств и отсутствия необходимости получения максимальных характеристик).
Производство
Прессование. Углеткань выстилается в форму, предварительно смазанную антиадгезивом (например, мыло, воск, воск в бензине, Циатим-221, кремнийорганические смазки).
Контактное формование: На примере изготовление бампера: берется металлический исходный бампер(-«болван»), смазывается разделительным слоем. Затем на него напыляется монтажная пена (гипс, алебастр,…). После отверждения — снимается — это матрица. Затем ее смазывают разделительным слоем и выкладывают ткань. Ткань может быть предварительно пропитанной, а можно пропитывать кисточкой или поливом прямо в матрице. Затем ткань прокатывается валиками — для уплотнения и удаления пузырьков воздуха. Затем полимеризация (если отвердитель горячего отверждения, то в печке, если нет, то при комнатной температуре — 20 гр. Цельсия). Затем бампер снимается, если надо — шлифуется и красится.
Трубы и иные цилиндрические изделия производят намоткой.
Форма волокна: нить, лента, ткань.
Смола: эпоксидная.
Возможно изготовление форм из углепластика в домашних условиях, при наличии опыта и оборудования.
Применение
Корпус зеркала гоночного автомобиля из углепластика
Используется вместо металлов во многих изделиях, от частей космических кораблей до удочек
- ракетно-космическая техника
- авиатехника (самолётостроение, вертолётостроение)
- судостроение (корабли, спортивное судостроение)
- автомобилестроение (спортивные автомобили, мотоциклы, тюнинг и отделка)
- наука и исследования
- спортивный инвентарь (велосипеды, удочки)
- медицинская техника
- рыболовные снасти (удилища)
Ссылки
- Первый русскоязычный журнал о Композиционных Материалах
- Aerospace Composite Products
- ФГУП ОНПП Технология
- справочник Дж. Любина «Композиционные материалы», М., 1988
Wikimedia Foundation. 2010.
Нужно сделать НИР?
Синонимы:
пластмасса, углеволокнит, углепрессволокнит, углеродопласт, углетекстолит
- Нашествие
- Комбатант
Полезное
Углеводородное волокно — что это, характеристики, свойства, производство
Углепластик (карбон) имеет невероятно широкую сферу применения.
Углеродные материалы и изделия из них можно встретить в самых разнообразных отраслях промышленности.
В строительстве, например, углеродные ткани применяются в Системе внешнего армирования. Использование углеродной ткани и эпоксидного связующего при ремонте несущих конструкций (мостов, промышленных, складских, жилых зданий) позволяет проводить реконструкцию в сжатые сроки и со значительно меньшими трудозатратами по сравнению с традиционными способами. При этом, хотя срок ремонта снижается в разы, срок службы конструкции увеличивается также в несколько раз. Несущая способность конструкции не просто восстанавливается, но и увеличивается в несколько раз.
В авиации углеродные материалы используются для создания цельных композитных деталей. Сочетание легкости и прочности получаемых изделий позволяет заменить алюминиевые сплавы углепластиковыми. Композитные детали, при их весе в 5 раз меньшем, чем аналогичных алюминиевых, обладают большей прочностью, гибкостью, устойчивостью к давлению и некоррозийностью.
В атомной промышленности углепластики используются при создании энергетических реакторов, где основным требованием к используемым материалам является их стойкость к высоким температурам, высокому давлению и радиационная стойкость. Кроме этого, в атомной отрасли особое внимание отдается общей прочности внешних конструкций, поэтому Система внешнего армирования также имеет обширное применение.
В автомобилестроении карбон (или углепластик) используется для производства как отдельных деталей и узлов, так и для автомобильных корпусов целиком. Высокое отношение прочности к весу позволяет создавать безопасные, и в то же время экономичные автомобили: снижение веса автомобиля за счет углепластиков на 30 % позволяет снизить выброс CO2 в атмосферу на 16% (!), благодаря снижению расхода топлива в несколько раз.
В гражданской аэрокосмической отрасти композиционные материалы занимают очень прочные позиции. Высокие нагрузки космических полетов ставят соответствующие требования и материалам, которые используются при производстве деталей и узлов.
Углеродные волокна и материалы из них, а также из карбидов работают в условиях высоких температур и давления, при высоких вибрационных нагрузках, низких температурах космического пространства, в вакууме, в условиях радиационного воздействия, а также воздействия микрочастиц и т.п.
В судостроении высокая удельная прочность, коррозионная стойкость, низкая теплопроводность, немагнитность и высокая ударостойкость делают углепластики лучшим материалом для проектирования и создания новых материалов и конструкций из них. Возможность сочетать в одном материале высокую прочность и химическую инертность, а также вибро-, звуко- и радиопоглощение обуславливает выбор именно этого материала для изготовления конструкций различных видов гражданских судов.
Одной из наиболее значимых областей применения углеродных материалов в мировой практике является ветроэнергетика. В нашей стране эта отрасль находится, по сути, в стадии зарождения, в то время как во всем мире ветряки появляются и в незаселенных районах, и в прибрежных зонах, и на морских платформах.
Легкость и непревзойденные показатели прочности на изгиб углепластиков позволяют создавать более длинные лопасти, которые, в свою очередь, обладают большей энергопроизводительностью.
В железнодорожной отрасли углепластики имеют широкое применение. Легкость и прочность материала позволяет облегчить конструкцию железнодорожных вагонов, снизив тем самым общий вес составов, что позволяет в дальнейшем как увеличивать их длину, так и улучшать скоростные характеристики. В то же время углепластики могут использоваться и при строительстве железнодорожного полотна и прокладке железнодорожных проводов: высокие показатели прочности на изгиб позволяют увеличивать длину проводов, сокращая необходимое количество опор и в то же время снижая риск их провисания.
Композиционные материалы интенсивно входят в привычный мир каждого человека. Из них создаются многие товары народного потребления: предметы интерьера, детали бытовых приборов, спортивная экипировка и инвентарь, детали ЭВМ и многое другое.
Teijin Carbon — что такое углеродное волокно?
Teijin Carbon — что такое углеродное волокно?- Показать удобную версию этого сайта
Меню
- Продукты
- Приложения
- Сервис и консультации
- News
- О нас. Волокно?
Ультрасовременное, высокотехнологичное и незаменимое в современной промышленности углеродное волокно представляет собой инновационный материал с множеством применений.
Углеродные волокна могут быть изготовлены на основе высококачественного прекурсора полиакрилонитрила (ПАН), который специально разработан.
Углеродные волокна на основе ПАН состоят из 1000–48 000 нитей диаметром от 5 до 7 мкм каждая. Каждая нить имеет кристаллическую структуру микрографита. Вместе со смолой углеродные волокна обычно превращаются в композит. Эти компоненты из углеродного волокна легкие и прочные по сравнению с деталями из металлов (например, алюминия) или других композитов, армированных волокном.Сочетание уникальных и полезных свойств делает его идеальным материалом для различных процессов и множества применений.
Mechanical Data and Dynamic Properties
- High strength
- High modulus
- Low density
- Low creep rate
- Good vibration damping
- Low fatigue
Chemical Properties
- Chemically inert
- Некоррозионный
- Высокая устойчивость к кислотам, щелочным и органическим растворителям
Термические свойства
- Низкий термический расширение
- Низкая термическая проводимость
Электро-магнитные свойства
Электро-магнитные свойства
.
магнитный
Электрические свойства
- Высокая электропроводность
Переработка углеродного волокна
Углеродное волокно можно обрабатывать сухим или мокрым способом/со смолой.
Dry processing as:
- Preform
- Fabrics
- Braids
- Multi-axial fabrics / non-crimped fabric (NCF)
- Unidirectional fabric / stitch-bonded fabrics
- Specialty paper
Wet обработка/со смолой:
- Термореактивный препрег
- Термопластичная лента
- Намотка
- RTM, VARTM и SCRIMP
- Другие процессы инфузии смолы, такие как RIM и SRIM
- Пултрузия
Применение углеродного волокна
Углеродное волокно идеально подходит для высоконагруженных конструкционных деталей в аэрокосмической, автомобильной, развлекательной и медицинской сферах. Он также широко используется в ветроэнергетике, энергетике и химической промышленности.
- Углеродное волокно Tenax™
- Что такое углеродное волокно?
- Производственный процесс
- Качество
- Tenax ™ Fillament Yarn
- Tenax ™ Краткие волокна
- Tenax ™ Thermoplastics
- Dryax ™ Dry Antrecention
- Tenax ™ Thermosets
- Pyromex ™
888888
Что такое углеродное волокно? | Элемент 6 Композиты
В каждой из этих категорий имеется множество подкатегорий для дальнейшей обработки. Например, различные типы переплетения углеродного волокна приводят к различным свойствам композитной детали как при изготовлении, так и в конечном продукте. Чтобы создать композитную деталь, углеродные волокна, которые являются жесткими при растяжении и сжатии, нуждаются в стабильной матрице, чтобы находиться в ней и сохранять свою форму. Эпоксидная смола является превосходным пластиком с хорошими свойствами на сжатие и сдвиг и часто используется для формирования этой матрицы, при этом углеродные волокна обеспечивают армирование.
Поскольку эпоксидная смола имеет низкую плотность, можно создать легкую, но очень прочную деталь. При изготовлении композитной детали можно использовать множество различных процессов, включая мокрую укладку, вакуумную упаковку, перенос смолы, согласованную оснастку, литье под давлением, пултрузию и многие другие методы. Кроме того, выбор смолы позволяет адаптировать ее к конкретным свойствам. Несколько примеров выбора эпоксидной смолы могут включать более длительное или более короткое время отверждения, стойкость к ультрафиолетовому излучению, высокотемпературные составы, огнестойкость и повышенную вязкость разрушения с использованием добавок.
Прочность, жесткость и сравнение с другими материалами
Углеродное волокно чрезвычайно прочное. В технике принято измерять преимущество материала с точки зрения отношения прочности к весу и отношения жесткости к весу, особенно при проектировании конструкций, где дополнительный вес может привести к увеличению стоимости жизненного цикла или неудовлетворительным характеристикам.
Например, ламинат полотняного переплетения, армированный углеродным волокном, имеет модуль упругости приблизительно 6 msi и объемную плотность приблизительно 83 фунта/фут3. Таким образом, жесткость по отношению к весу для этого материала составляет 107 футов. Для сравнения, плотность алюминия составляет 169 фунтов/фут3, что дает жесткость по отношению к весу 8,5 x 106 футов, а плотность стали 4130 составляет 489 фунтов/фут3, что дает отношение жесткости к весу 8,8 x 106 футов.
Рекомендации по проектированию
Композиты, армированные углеродным волокном, обладают рядом весьма привлекательных свойств, которые можно использовать при разработке передовых материалов и систем. Два наиболее распространенных применения углеродного волокна — это приложения, в которых желательна высокая прочность по отношению к весу и высокая жесткость по отношению к весу. К ним относятся аэрокосмическая промышленность, военные сооружения, робототехника, ветряные турбины, производственное оборудование, спортивный инвентарь и многие другие. Высокая прочность может быть достигнута в сочетании с другими материалами. В некоторых приложениях также используется электропроводность углеродного волокна, а также высокая теплопроводность в случае специализированного углеродного волокна. Наконец, в дополнение к основным механическим свойствам углеродное волокно создает уникальную и красивую поверхность.
Хотя углеродное волокно имеет много существенных преимуществ по сравнению с другими материалами, существуют и компромиссы, которые необходимо учитывать.
Во-первых, твердое углеродное волокно не будет подвергаться пластической деформации (т.е. текучести). Под нагрузкой углеродное волокно изгибается, но не остается в постоянно деформированном состоянии после снятия нагрузки. Вместо этого, как только предел прочности материала будет превышен, углеродное волокно внезапно и катастрофически выйдет из строя. В процессе проектирования очень важно, чтобы инженер понимал и учитывал такое поведение, особенно с точки зрения расчетных коэффициентов безопасности. Примером этого может служить конструкция деталей с участками локализованной концентрации напряжений (отверстия, острые углы и т. д.). Важно учитывать направление волокна вблизи отверстия для правильного распределения напряжений, потому что, в отличие от металлов, где локальная деформация вблизи отверстия вызывает перераспределение напряжений, углеродное волокно почти всегда локально разрушается, образуя трещину. В таком случае деталь из углеродного волокна может иметь более высокую жесткость и даже более высокую прочность, чем аналогичная металлическая деталь; однако наличие концентрации напряжений должно быть в центре внимания инженерного проектирования, иначе хорошо спроектированная деталь может преждевременно выйти из строя.
Композиты из углеродного волокна также значительно дороже, чем традиционные материалы. Работа с углеродным волокном требует высокого уровня квалификации и множества сложных процессов для производства высококачественных строительных материалов (например, твердых углеродных листов, сэндвич-ламинатов, труб и т. д.). Для создания изготовленных по индивидуальному заказу высокооптимизированных деталей и узлов требуется очень высокий уровень квалификации и специализированные инструменты и оборудование.
Углеродное волокно и металлы
При проектировании композитных деталей нельзя просто сравнивать свойства углеродного волокна со сталью, алюминием или пластиком, поскольку эти материалы в целом однородны (свойства одинаковы во всех точках детали), и имеют изотропные свойства на всем протяжении (свойства одинаковы по всем осям). Для сравнения, в детали из углеродного волокна прочность находится вдоль оси волокон, и, таким образом, свойства и ориентация волокон сильно влияют на механические свойства.