Dəqiqlik Karbon Lif Boruları, Lövhələr və Fərdi Hissələr | Weihai Dushi

Əsas klassifikasiya: Tətbiq sahələrinə və məhsul formalarına əsaslanan dəqiq klassifikasiya

Karbon lifli məhsulların geniş çeşidləri var və tətbiq sahələrinə, məhsul formalarına və substrat növlərinə əsasən dörd əsas kateqoriyaya bölünür. Hər bir məhsul növü fərqləndirilmiş tələblərə yönəlib və təkrar dərəcəsi 50%-dən aşağı saxlanılır ki, bu da bir çox sənaye sahələrini əhatə etməyə imkan yaradır.

1. Tətbiq sahəsinə görə: Yüksək dəqiqlikli istehsalat kateqoriyalarının senariyoya əsaslanan seqmentasiyası

Tətbiq sahəsi Karbon lif məhsullarının ən əsas təsnifat ölçüsüdür və müxtəlif sənayenin performans tələbləri müxtəlif formada ixtisaslaşmış məhsulların yaranmasına səbəb olmuşdur. Bu sahələrin dörd böyük qrupu bazar payının 80%-dən çoxunu təşkil edir:

• Aero-kosmik üçün karbon lif məhsulları: Bu məhsullar "son performans + yüksək etibarlılıq" tələblərinə cavab verir və əsasən təyyarənin gövdə struktur komponentləri, qanad örtükləri, quyruq üzgəcləri, mühərrik gondolları və s. daxildir. Bəzi yüksək keyfiyyətli məhsullar həmçinin raket gövdələri və peyk dayaqları üçün istifadə olunur. Məhsul yüksək modullu karbon lifdən (40T-dən yuxarı) və yüksək temperaturda davamlı reçin kompozitindən hazırlanır, dartı möhkəmliyi 2800MPa-dan çoxdur və kosmik sənaye standartlarına uyğun sertifikatlaşdırılma tələb olunur (məsələn, AS9100). Məsələn, Boeing 787 təyyarəsində karbon lifli məhsulların çəkisi bütün gövdənin çəkisinin 50%-ni təşkil edir ki, bu da təyyarənin yanacaq səmərəliliyini 20% artırır; SpaceX-in Falcon 9 raket gövdəsi isə alüminium ərintisindən 40% yüngül olan karbon lifli kompozit qabıqdan ibarətdir.
• Yeni enerjili nəqliyyat vasitələri üçün karbon lifli məhsullar: "yüngüllük+təhlükəsizlik" üzərində işləməyə yönəldilmiş, əsasən bədən çərçivələri, batareya qutusu örtükləri, şassi komponentləri, interyer dekorları və s. məhsulları əhatə edir. Bədən çərçivəsi 3K-12K karbon lifli toxunmuş kompozit materialdan hazırlanır və burulma sərtliyi 40000 N·m/°-dən çoxdur, bu da klassik stell bədənə nisbətən 30%-50% yüngül olur; Batareya qutusunun örtüyü isə yanğın söndürən karbon lifli məhsullardan ibarətdir ki, həm təsirə, həm də yanğına davamlıdır və iynə ilə deşmə və sıxışdırma kimi təhlükəsizlik testlərini müvəffəqiyyətlə keçir. Tesla və NIO kimi yüksək keyfiyyətli avtomobil istehsalçıları onu böyük miqdarda tətbiq ediblər və Model S Plaid-in karbon lifli arxa qanadı sürətli hərəkət zamanı sabitliyi 15% artırır.
• İdman inventarları üçün karbon lifli məhsullar: "yüngül və yüksək möhkəmlik" konsepsiyasına əsaslanır və qolf çömçüləri, balıqçı donduracağı, tennis raketi, slalom tülləri, velosiped kadrları və s. məhsulları əhatə edir. Bu tip məhsullarda tez-tez 1K-3K kiçik lif demətlərindən istifadə olunur, incə strukturlu və tarazlaşdırılmış mexaniki xüsusiyyətlərə malikdir və idman növlərinə uyğun dizayn üçün optimallaşdırıla bilər – məsələn, qolf çömçüsünün sapı bir istiqamətli karbon lifi ilə gücləndirilir və vuruntu gücünü 10% artırır; Balıq tutma donduracağı isə dəyişən karbon lifi təbəqələrindən ibarətdir ki, bu da möhkəmlik və elastikliyi tarazlayır və balığın 10 kq-dan artıq dartılma təsirinə dözür.
• Sənaye və infrastruktur üçün karbon lifli məhsullar: "davamlılıq + iqtisadiyyat" tələblərinə uyğunlaşdırılmış, külək turbinlərinin qanadları, təzyiq balonları, kəmərlər, bina möhkəmləndirmə lövhələri, sənaye robot qolları və s. daxil olmaqla; külək turbinlərinin qanadları karbon lif məhsullarının böyük lif demətlərindən (48K-dən yuxarı) hazırlanır, tək 10 MV-lıq qanadın uzunluğu 80 metrdən çoxdur və şüşə lifli qanadlara nisbətən çəkisi 25% azalır; bina möhkəmləndirmə lövhəsi karbon fiber parçadan və epoksi reçin kompozitindən ibarətdir, köhnə binaların daşıma qabiliyyətini 30%-dən çox artırır, habelə tikinti işləri rahat keçirilir və tikinti müddəti 50% qısalır.

2. Məhsul formasına görə: əsas profillərdən mürəkkəb konstruktiv komponentlərə qədər tam zəncir örtüyü

Formalaşdırılmış şəklinə görə karbon fiber məhsulları beş əsas kateqoriyaya bölünür və xammal emalından son istifadəyə qədər tam sənaye zəncirini əmələ gətirir:

• Karbon fiber lövhə: bərk lövhə və bal petli lövhə olmaqla ən sadə profillərdən biri, qalınlığı 0,5 mm-dən 50 mm-ə qədər dəyişir və müxtəlif ölçülərdə, səth strukturları ilə fərdiləşdirilə bilər. Bərk lövhələr avadanlıq korpusları və daxili panellər üçün istifadə olunur; Bal petli lövhələr yüngül və yüksək möhkəmlik xarakterinə malikdir, sıxlığı yalnız 0,3 q/sm³ təşkil edir və kosmik texnika interyerləri və külək turbininin pərlərinin bətndakı hissəsi üçün istifadə olunur. Məsələn, aviakompaniyanın kabinasının tavanı karbon lifli bal petli lövhələrdən hazırlanır ki, bu da alüminium ərintisindən 60% yüngüldür.
• Karbon lifli boru: 3mm-500mm diametr aralığında olan və dolanma və ya ekstrüzyon prosesi ilə hazırlanmış dairəvi borulara, kvadrat borulara və qeyri-münuntəzəm borulara bölünür. Dairəvi borular balıqçı donlarının, bayraq dirəklərinin və çadır dayaq strukturlarının hazırlanmasında istifadə olunur; kvadrat borular isə velosiped ramaları və avadanlıq dayaq konstruksiyalarında işlədilir; qeyri-münuntəzəm borular xüsusi hallar üçün uyğundur, məsələn, avtomobil egzoz borusu izolyasiya qılıfları. Dolanma texnologiyası ilə hazırlanan karbon fiber borunun şərti möhkəmliyi 1500MPa-a qədər çata bilir ki, bu da polad boruya nisbətən əhəmiyyətli üstünlük təşkil edir.
• Karbon fiber formalı konstruktiv komponentlər: təyyarə mühərriki nacellələri, avtomobil qapı daxili panelləri, robot artikulyasiyalı qollar və s. kimi mürəkkəb əyri səthlər və ya xüsusi forma tələbləri üçün fərdiləşdirilib. Bu tip məhsullar formasını verilməsi üçün kalıplardan keçməlidir, ölçülərin dəqiqliyi səhvi ≤± 0,2 mm olmalıdır və bərabər yük paylanması təmin etmək üçün çoxistiqamətli karbon lifli düzülüş dizaynı tələb olunur. Məsələn, avtomobil qapısının daxili paneli üçün karbon lifli formalı hissələrdən istifadə etdikdən sonra çəki 45% azalır, təsirə müqavimət isə 30% artır.
• Karbon lifli parça məhsulları: karbon lifli toxucu parça əsasında hazırlanır, kəsilir və formalaşdırılır, məsələn, güllədən qoruyan yeleklər, dekorativ parçalar, süzgəc materialları və s. Güllədən qoruyan yelek 1K filament deməti toxuma parçadan hazırlanır və güllədən mühafizə səviyyəsi NIJ III səviyyəsinə çata bilər; Dekorativ parçalar jakard texnologiyası ilə futbol və romb naxışları kimi naxışlara çevrilir və yüksək keyfiyyətli mebellər və avtomobil interyerləri üçün istifadə olunur.
• Karbon lifli kompozit profillər: metal və keramika kimi materiallarla kompozit əsasında yaradılan yeni növ məhsul, məsələn, karbon lifli alüminium ərintisi birləşmə boruları və karbon lifli keramik tormoz diskləri. Karbon lifli keramik tormoz diskləri yüksək temperaturda sabit sürtünmə əmsalını saxlayır və idman avtomobilləri və təyyarələrin tormoz sistemlərində istifadə olunur. Onların iş resursu metal tormoz disklərindən 5 dəfə uzundur.

3. Matris tipinə əsaslanan müxtəlif kompozit sistemlərin performansının fərqləndirilmiş adaptasiyası

Kompozit matris materialına görə karbon lifli məhsulları üç böyük sistemə bölünür ki, bu da müxtəlif performans tələblərini ödəsin:

• Rezin əsaslı karbon lifli məhsullar: epoksi rezin, fenolik rezin və termoplastik rezin əsasında olan və ümumi istehsalın 85%-dən çoxunu təşkil edən ən əsas kateqoriya. Epoksi rezin əsaslı məhsullar tarazlaşdırılmış mexaniki xüsusiyyətlərə malikdir və kosmik texnika ilə idman avadanlığında istifadə olunur; Fenolik rezin əsaslı məhsullar yüksək yanğın dayanıqlığına malikdir və dəmir yolu nəqliyyatı ilə yanğın dayanıqlı komponentlərdə işlədilir; Termoplastik rezin əsaslı məhsullar təkrar emal oluna bilər və avtomobil, eləcə də elektron cihaz korpuslarında istifadə olunur.
• Metal əsaslı karbon lifli məhsullar: Alüminium, titan, mis və s. kimi metallarla birləşmiş kompozitlər, karbon lifin yüngüllüyü ilə metalların elektrik və istilik keçiriciliyini birləşdirir və elektron cihazların istiliyi dağıdan hissələri ilə kosmik texnikanın keçirici konstruktiv elementlərində istifadə olunur. Məsələn, karbon lifli alüminium kompozit radiatori tam alüminium radiatorlara nisbətən istiliyin dağılmasında 40% artım əldə etmişdir.
• Keramika əsaslı karbon lifli məhsullar: Keramikaya əsaslanır, yüksək temperatur müqavimətinə malikdir və 1000 ℃-dən yuxarı temperaturlarda uzunmüddətli istifadəyə yarar. Təyyarə mühərriki turbin pəncələri və sənaye sobalarının döşəmələri üçün istifadə olunur. Bu məhsul növü yüksək dəyərə malikdir və əsasən yüksək keyfiyyətli yüksək temperaturlu sahələrdə istifadə olunur.

4. Funksional xüsusiyyətlər əsasında xüsusi ssenarilər üçün fərdi törəmə kateqoriyalar

Ekstremal şəraitə və ya xüsusi tələblərə cavab olaraq karbon lifli məhsullar bir neçə funksional alt kateqoriyaya malik olmuşdur və tətbiq sahələrini genişləndirmişdir:

• Yüksək temperaturda dayanıqlı karbon lifli məhsullar: poliimid reçinindən və ya keramik matrisdən hazırlanmışdır, uzunmüddətli istifadə temperaturu 150-1000 ℃ arasıdır və yüksək temperaturda mexaniki xassələrin saxlanma dərəcəsi 85%-dən çoxdur, təyyarə mühərrikinin komponentləri və sənaye sobalarının konstruksiyaları üçün istifadə olunur.
• Yanğın söndürən karbon lifli məhsullar: halogenlərə qarşı təbii maddələrlə zənginləşdirilmiş, yanğın söndürmə xüsusiyyəti UL94 V0 səviyyəsinə çatır və yandırıldıqda tüstü sıxlığı aşağıdır. Dəmiryolu nəqliyyat vasitələrinin daxili hissəsi və tikintidə yanğından mühafizə elementləri üçün istifadə olunur.
• Keçirici Karbon Lif Məhsulları: Karbon nanotrubaların əlavə edilməsi və ya metal əsaslı kompozitlərin istifadəsi ilə səth müqaviməti ≤ 10⁴ Ω olur, elektromaqnit ekranlaşdırma korpusları və statik elektrikdən mühafizə döşəmələri üçün istifadə olunur.
• Korroziyaya davamlı karbon lif məhsulları: turşuya və qəlvilərə davamlı reçin matrisindən istifadə edilir, dəniz suyu və kimyəvi mühitdən korroziyaya qarşı davamlıdır, dəniz platforması konstruksiyaları və kimyəvi kəmərlər üçün istifadə olunur.

Əsas üstünlük: İstehsalat Sənayesinin Dəyərini Yenidən Şəkilləndirmək üçün Altı Əsas Xüsusiyyət

Karbon lif məhsullarının yüksək səviyyəli istehsalat üçün "əsas material daşıyıcısı"na çevrilməsinin səbəbi, mexaniki xüsusiyyətlər, yüngüllük, ekoloji uyğunluq və digər baxımlardan ümumi üstünlüklərinə görə onların bazar mövqeyinin əvəzolunmaz olduğunu təmin etməsidir.

1. Son dərəcə yüngül və yüksək möhkəmlik üstünlükləri

Karbon lif məhsullarının yüngüllik və yüksək möhkəmlik arasında tarazlıq yaratması onların əsas rəqabət üstünlüyünü təşkil edir. Onun sıxlığı yalnız 1,7-2,0 q/sm³ təşkil edir ki, bu da poladın 1/4-1/5-i, alüminium ərintisinin isə 2/3-nə bərabərdir. Karbon lifin dartı möhkəmliyi 1500-3000 MPa-a çata bilir ki, bu da poladınkından 5-10 dəfə çoxdur və xüsusi möhkəmliyi (möhkəmlik/sıxlıq) ənənəvi materiallarınkından xeyli üstün olur. Aerokosmik sənayedə karbon lif məhsullarının istifadəsi nəticəsində təyyarələrin çəkisi 30%-50% azalır və yanacaq səmərəliliyi 15%-20% artır. Boeing 787 təyyarəsində karbon lif məhsullarının geniş miqyasda istifadəsi hər bir təyyarə üçün illik təxminən 12 milyon ABŞ dolları qədər yanacaq xərcindən qənaət etməyə imkan verir; Avtomobil sənayesində karbon lifli bədən konstruksiyası avtomobilin ümumi çəkisini 40% azaldır, 100 kilometrə görə sürətlənmə müddətini 1-2 saniyə qısaltır və yanacaq sərfini 15%-dən artıq dərəcədə azaldır; Rüzgar enerjisi sahəsində isə 10 MVt gücündəki rüzgar turbininin pərvanələrində karbon lif məhsullarının istifadəsi çəkini 25% azaldır və enerji istehsal səmərəliliyini 5%-8% artırır.

2. Mükəmməl yorulma müqaviməti və davamlılıq

Karbon fiber məhsullarının dinamik yüklənmə dövrləri şəraitində 85%-90% olan yorulmaya davamlılıq göstəricisi mövcuddur ki, bu da poladın 50%-60%-dan xeyli yüksəkdir. Külək energetikası sahəsində külək turbinlərinin qanadları 20 ildən çox müddət ərzində küləyin yük dövrlərini dözə bilməlidir. Karbon fiber məhsullarının istifadəsi ilə yorulma zədələnməsinin riski 70% azalır; Aviasiya sahəsində isə təyyarənin gövdə hissələri minlərlə qalxıb-enmə zamanı meydana gələn vibrasiya yüklərini dözə bilməlidir və karbon fiber məhsullarının yorulmaya davamlılığı komponentlərin istismar ömrünü 25 ildən artıq uzada bilir. Bundan əlavə, karbon fiber məhsullarının günəş işığına, nəmliyə, duz səpintisə və s. kimi açıq hava şəraitində 15-20 ilə qədər çatdığı xidmət ömrü ilə yaxşı iqlimə davamlılığı da var ki, bu da ənənəvi metal materiallardan 50%-dən çox daha uzundur. Dəniz platformalarında karbon fiber kəmərlərinin qəbul edilməsi ilə dəniz suyunun korroziyası səbəbindən tez-tez əvəz olunması qarşısını almaq mümkündür və texniki xidmət xərcləri 60% azalda bilər.

3. Xüsusilə çevik dizayn və fərdiləşdirmə imkanları

Karbon fiber məhsulları bütün ölçülərdə fərdiləşdirilmiş dizayn əldə edə bilər və müxtəlif ssenarilərdə şəxsi tələblərə mükəmməl uyğunlaşa bilər. Formalıq baxımından, sadə lövhələrdən və borulardan tutmuş təyyarə hərəkət qülləsi kimi qeyri-müntəzəm strukturlara qədər kalıp üzrə istənilən mürəkkəb forma yaradıla bilər və bu, ≤± 0,2 mm-lik ölçülü dəqiqlik səhvi ilə dəqiq formalaşdırıla bilər. Performans baxımından isə karbon lif deməti spesifikasiyalarını (1K-60K), təbəqə istiqamətini (0°, 90°, ±45°), matris növünü və digər parametrləri tənzimləməklə möhkəmlik, elastiklik, temperatur müqaviməti və digər xüsusiyyətlər optimallaşdırıla bilər. Məsələn, minigolf çöməliyi gradient təbəqə dizaynı vasitəsilə "yüksək baş möhkəmliyi + yüksək quyruq elastikliyi" balansına nail olur; Görkəm baxımından isə toxuculuq üsulları və səth emalı vasitəsilə müxtəlif strukturlar və rənglər yaradıla bilər, məsələn, avtomobil interyerində jakard karbon fiber dekorativ panelindən istifadə edərək məhsulun yuxarı dərəcəli hissini artırmaq mümkündür.

4. Mükəmməl proses uyğunluğu və kalıp səmərəliliyi

Karbon fiber məhsulları bir neçə formalaşdırma prosesinə uyğundur və tək parça üçün fərdiləşdirmədən kütləvi istehsal qədər müxtəlif ehtiyacları ödəyir. Plitalar və borular kimi standartlaşdırılmış məhsullar üçün ekstrüzyon və sarılma proseslərindən böyük miqyaslı istehsal üçün istifadə edilə bilər. Ekstrüzyon sürəti 5-10 m/dəq olula bilər və tək bir istehsal xəttinin gündəlik çıxışı 1000 metrdən çox ola bilər; Mürəkkəb formalı detallar üçün (məsələn, təyyarə konstruksiyaları və avtomobil qapıları) yalnız 20-60 dəqiqəlik formalaşdırma dövrü olan isti pres-konservalar və formalaşdırma proseslərindən istifadə edilə bilər ki, bu da avtomobil sənayesinin sürətli tempinə uyğundur; Kiçik partiyalı fərdiləşdirilmiş detallar üçün (məsələn, yüksək keyfiyyətli idman avadanlıqları) daha aşağı xərclərə və sabit formalaşdırma keyfiyyətinə malik vakuum torba formalaşdırma texnologiyasından istifadə edilə bilər. Bundan əlavə, karbon fiber məhsullarının emalı zamanı tullantı dərəcəsi yalnız 5%-8% təşkil edir ki, bu da ənənəvi metal emalındakı 15%-20%-dən xeyli aşağıdır və materialın israfını əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.

5. Müxtəlif funksional genişlənə bilmə

Əsas mexaniki xüsusiyyətlərinə əlavə olaraq, karbon lif məhsulları kompozit modifikasiya yolu ilə zəngin funksional xüsusiyyətlər əldə edə bilər və tətbiq sərhədlərini genişləndirə bilər. Elektromaqnit ekranlaşdırma baxımından, keçirici karbon lif məhsulları elektromaqnit radiasiyasının 99%-dən çoxunu ekranlaya bilir və hərbi avadanlıqlar və 5G bazası stansiyalarının qablarında istifadə olunur; Istilik keçiriciliyi və istilik dissipasiyası baxımından, karbon lif-metal kompozit məhsulların istilik keçiricilik əmsalı 150 Vt/(m·K)-ə qədər çata bilir və elektron cihazların CPU radiatorları kimi istifadə olunur; Vibrasiyanın azaldılması baxımından, karbon lif məhsullarının vibrasiyanın azalma sürəti poladdan 10 dəfə çoxdur və bu da avtomobil şassilərinin və sənaye maşın alətlərinin iş zamanı səs-küyünü və aşınmasını azalda bilir; Rentgen şüalarının keçiriciliyi baxımından, karbon lif məhsulları tibbi avadanlıqlar üçün radiasiya qoruma lövhələri kimi istifadə oluna bilər və qorunma ilə yüngüllük arasında balans yaradır.

6. Uzunmüddətli tam жизамциклы üstünluğu

Karbon fiber məhsullarının ilkin alış qiyməti nisbətən yüksək olsa da (çeliyin qiymətindən təxminən 10-20 dəfə), onların tam istifadə müddəti boyu xərclərdə əhəmiyyətli üstünlüyü var. Dəmir yolu nəqliyyatı sahəsində karbon fiber qoşquların istifadəsi tək bir vagonun çəkisini 250 kq-dan artıq azalda bilir, hər bir poyezd üçün illik təxminən 42.000 kWh elektrik enerjisi qənaət edilir və 10 illik istismar müddəti ərzində ümumi xərclər 30% azalır; Sənaye avadanlıqları sahəsində karbon fiber məhsulların korroziyaya davamlılığı texniki baxım dövrünü 1 ildən 5 ilə qədər uzada, avadanlıqların dayanma müddətini 40% azaldır və istehsalat səmərəliliyini 15% artırır; Kosmik və aviatsiya sənayesində karbon fiber məhsulların yüngüllüyü yanacaq sərfiyyatını və daşınma xərclərini azaldır. Boeing 787 təyyarəsi çəkisinin azalmasına görə yanacaqdan qənaət etməklə materialın əlavə dəyərini 5 il ərzində ödəyə bilir. Bundan əlavə, termoplastik karbon fiber məhsullar təkrar emal edilə və yenidən istifadə edilə bilər, təkrar emal olunmuş materialların xassələrinin saxlanılması 70%-dən çoxdur ki, bu da xammal xərclərini daha da azaldır.

Satış nöqtəsinin prosesi: xammalından son məhsuluna qədər dəqiq idarəetmə və dəyərin artırılması

Karbon lif məhsullarının üstünlüyü dəqiq istehsal proseslərində və bütün proses boyu keyfiyyətin nəzarətindədir. Bu proses sistemi məhsulun ardıcıllığını təmin etməklə yanaşı, performans və maya dəyəri arasında optimal balans əldə edir və kateqoriyanın rəqabət qabiliyyətinin əsas tərkib hissəsinə çevrilir.

1. Əsas formalaşdırma prosesi: bütün kateqoriyalara uyğunlaşan müxtəlif texnologiya sistemi

Karbon lif məhsullarının formalaşdırma prosesi məhsulun formasına və tələb olunan xassələrə əsasən çevik şəkildə seçilir və bu proseslər məhsul kateqoriyalarının 90%-dən çoxunu əhatə edir:

• Çekilmə ilə formalaşdırma prosesi: plitalar və borular kimi xətti profillərin istehsalı üçün əsasən istifadə olunur. Karbon lifli süngər/parça impregnasiya üçün çəkicə cihaz vasitəsilə davamlı olaraq reçinəni saxlayan rezervuarın daxilinə dartılır, sonra forma qızdırılaraq sərtləşdirilir və forması alınır. Bu proses son dərəcə yüksək istehsal effektivliyinə malikdir, xəttin sürəti 5-15 m/dəq təşkil edir və məhsulun performansı bircinsdir. Reçinənin miqdarının idarəetmə dəqiqliyi ± 1% -ə çatır və bu da onu böyük miqyaslı istehsala uyğunlaşdırır. Məsələn, karbon fiber boruların istehsal xəttində tək xəttin gündəlik çıxışı 2000 metrə çata bilər və məhsulun düzlüyünün xətası ≤ 0,5 mm/m təşkil edir.
• Sarma kalıblaşma prosesi: silindrik və ya döner məhsulların (məsələn, təzyiq balonlarının, kəmərlərin, raket korpuslarının) istehsalında karbon lif prepregi sargı maşını ilə əvvəlcədən müəyyən edilmiş bucaqda əsas kalıba sarılır və sonra qızdırılaraq bərkidilir. Sargı bucağı dəqiq nəzarət oluna bilər (0°-90°), bu da məhsulun həm oxial, həm də şaquli istiqamətdə optimal möhkəmlik paylanmasına nail olmağa imkan verir. Məsələn, spiral sarma texnologiyasından istifadə etdikdən sonra yüksək təzyiqli qaz balonlarının partlayış təzyiqi 80MPa-dan çoxa çata bilir ki, bu da ənənəvi metal qaz balonlarından xeyli yuxarıdır.
• Pres formalaşdırma prosesi: mürəkkəb formalı hissələr üçün uyğundur (məsələn, avtomobil interyer detalları və idman inventarları), karbon lifli prepreg tələb olunan təbəqələrə uyğun formaya yerləşdirilir və qızdırma (120-180 ℃) və sıxma (0,5-1,5 MPa) ilə sertləşdirilir. Bu proses yüksək ölçülü dəqiqliyə malikdir və xəta ≤± 0,2 mm təşkil edir, habelə kütləvi istehsal imkanı yaradır. Tək rejimli istehsal dövrü 20-60 dəqiqədir və Tesla-nın karbon lifli arxa spoyleri bu proseslə hazırlanır.
• İsti presləmə prosesi: Yüksək sənayeaviatika struktur komponentləri üçün (məsələn, təyyarə qanadları və gövdə örtükləri) karbon lifli prepreg yüksək temperatur və yüksək təzyiq şəraitində (temperatur 150-200 ℃, təzyiq 0.8-1.2MPa) qızdırılan pres rezervuarında qat-qat yerləşdirilir və bərkidilir. Bu proses rezinin liflərə tamamilə nüfuz etməsini təmin edir, məhsulun daxili defekt dərəcəsi 0,3%-dən az olur və mexaniki xüsusiyyətlər sabit olur. Boeing və Airbus təyyarələrinin əsas modelləri bu prosesi öz nüvəvi struktur komponentlərinin istehsalı üçün istifadə edirlər.

2. Əsas proses nəzarət nöqtələri: məhsul performansını müəyyənləşdirən beş əsas mərhələ

Karbon lifli məhsulların keyfiyyətinin sabitliyi bütün istehsal prosesinin detallı nəzarətindən asılıdır və məhsulun son performansını birbaşa təyin edən beş əsas mərhələ var:

• Karbon lifli ilkin materialların seçilməsi: Məhsulun performans tələblərinə əsasən uyğun karbon lifi buncuq spesifikasiyalarını və modul dərəcələrini seçin. Aero-kosmik məhsullar üçün 40T və ya daha çox (1K-6K) yüksək modullu kiçik buncuqları, sənaye məhsulları üçün isə 24T və ya daha az (48K və ya daha çox) böyük buncuqları seçin; eyni zamanda karbon lifinin möhkəmlik, modul, karbon tərkibi və digər göstəriciləri üzrə ciddi testlər aparılır və keyfiyyətsiz xammal istehsala buraxılmır.
• Ön işlənmiş materialın hazırlanması nəzarəti: Ön işlənmiş materialın rezin tərkibi və bərabər paylanması birbaşa məhsulun performansını təsir edir. İsti ərimə və ya həlledici ilə işlənmə üsulları ilə hazırlanan zaman rezin tərkibi 30% -50% aralığında ±1% xəta ilə nəzərdə tutulur; hər bir karbon lifinin bərabər şəkildə örtülməsini təmin etmək üçün kompüter idarəetməli işlənmə avadanlıqlarından istifadə olunur və yerli yapışqan çatışmazlığından meydana gələn zəif performans nöqtələrindən qaçınılır.
• Layihələndirmə və həyata keçirmə: Məhsulun gərginliyinin təhlilinə əsaslanaraq, lif istiqamətinin, təbəqələrin sayının və ardıcıllığının müəyyənləşdirilməsi üçün layların yerləşdirilməsi dizaynı həyata keçirilir. Məsələn, yük daşıyan konstruksiya 0°/90° növbəli yerləşdirilmiş təbəqələrdən, təsirədavamlı struktur isə ±45° yerləşdirilmiş təbəqələrdən ibarətdir; Layların yerləşdirilməsi prosesində əl ilə yerləşdirmə zamanı baş verə biləcək lif sürüşməsini qarşısını almaq üçün ±0,1 mm dəqiqliyi olan avtomatlaşdırılmış tel yerləşdirmə maşınlarından istifadə olunur.
• Sərtləşmə parametrlərinin dəqiq idarə edilməsi: Rezin növünə uyğun sərtləşmə temperaturu, təzyiq və vaxt təyin edilir. Termoset rezinlər üçün sürətli qızdırma və köpük əmələ gəlməsini qarşısını almaq üçün qızdırılma sürətinin (2-5 ℃/dəq) nəzarət edilməsi tələb olunur; Rezinin tamamilə sərtləşməsinin təmin edilməsi və artıq sərtləşmə hadisəsinin qarşısının alınması üçün differensial taramalı kalorimetriya (DSC) vasitəsilə sərtləşmə dərəcəsinin real vaxtda monitorinqi aparılır.
• Sonrakı emal və keyfiyyət yoxlaması: Soyudulmuş məhsulun ölçülərinin dəqiqliyini və səthin hamarlığını təmin etmək üçün kəsmə və cilalama kimi sonrakı emal prosedurlarına tabe olunması tələb olunur; Hər bir partiyadakı məhsulların dartı möhkəmliyi, əyilmə möhkəmliyi və təsirə davamlılıq kimi mexaniki xüsusiyyətlərin yoxlanılması tələb olunur. Ultrassəs və rentgen müayinəsi kimi zədələnməyə səbəb olmayan test metodlarından istifadə edilərək daxili defektler aşkar edilir və defekt aşkar etmə nisbəti 99,9% təşkil edir.

3. Texnologiyada yeniliklərin tendensiyası: Kategoriyanın təkmilləşdirilməsini təmin edən üç əsas istiqamət

Sənaye karbon lifli məhsulların performansını və səmərəli qiymət göstəricisini proses innovasiyaları vasitəsilə təkmilləşdirir və bu kateqoriyanın inkişafını idarə edən üç əsas innovasiya istiqaməti mövcuddur:

• Avtomatlaşdırma və intellektual istehsal: Xammalın çeşidlənməsindən başlayaraq, təbəqələmə, vulkanizasiya və yoxlama kimi bütün proseslərin avtomatlaşdırılmasını həyata keçirmək üçün sənaye robotları, AI vizual yoxlama və rəqəmsal ikili texnologiyalarının tətbiqi. Məsələn, avtomatik tel düzəldən maşınının iş vaxtı əllə aparılan işdən 10 dəfə daha sürətlidir və süni intellektin aşkarlama sistemi liflərin yerindən çıxması və ya yapışdırıcının olmaması kimi nasazlıqları real vaxtda müəyyən edə bilir ki, bu da məhsulun ölçülərindəki dəyişkənliyi ± 0,1 mm-ə qədər azaldır.
• Aşağı xərclərli prosesin tədqiqatı və inkişafı: Böyük paket karbon lifi formalaşdırma texnologiyasının, həlledici olmadan preqreq qurğusunun və sürətli vulkanizasiya reçinə sisteminin inkişaf etdirilməsi ilə istehsal xərclərinin azaldılması. Böyük paket karbon lifinin qiyməti kiçik paketlərin qiymətinin yalnız üçdə biri ilə beşdə biri qədərdir və böyük paketlərdən istifadə edilərək istehsal olunan külək turbinlərinin kanadlarının istehsal xərci 40% azalır; sürətli vulkanizasiya reçinəsi isə kalıp müddətini 10 dəqiqədən azına qədər qısaldır və istehsalat səmərəliliyini artırır.
• Ekoloji geri dönüşüm prosesinin tətbiqi: Termoplastik karbon fiber məhsullarının təkrar emal və təkrar istifadə texnologiyasını təbliğ edin, köhnə materialların əriməsi və yenidən formalaşdırılması yolu ilə xammalın təkrar emalını həyata keçirin və 80%-dən çox təkrar emal dərəcəsinə nail olun; Bioloji əsaslı rezin və karbon fiberin kompozit prosesini inkişaf etdirin, neft əsaslı xammallardan asılılığı azaldın və ÜÇD (uçucu üzvi birləşmələr) emissiyasını 90%-dən artıq dərəcədə azaldın, bu da yaşıl istehsal meylinə uyğundur.