Дәлме-дәл Көміртегі Талшықты Түтіктер, Пластинкалар және Тараптас Бөлшектер | Вэйхай Душы

Негізгі классификация: Қолдану сценарийлері мен өнім формаларына негізделген дәл классификация

Көміртек талшығы өнімдерінің кең ассортименті бар, олар қолдану аймақтары, өнім формалары және негіз түрлеріне байланысты төрт негізгі санатқа бөлінуі мүмкін. Әрбір өнім түрі әртүрлі сұраныстарға бағытталған, қайталану деңгейі 50%-дан төмен болып қатаң бақыланады және бірнеше салаларды толық қамтиды.

1. Қолдану саласы бойынша: Жоғары дәрежелі өндірістік санаттардың сценарийге негізделген бөлінуі

Қолданылу саласы — көміртегі талшық өнімдерінің ең негізгі классификациялық өлшемі болып табылады, әртүрлі салалардың өнімдерге қоятын әртүрлі талаптары әртүрлі түрдегі арнайы өнімдердің пайда болуына әкелді. Олардың ішінде төрт негізгі сала нарықтық үлестің 80%-нан астамын құрайды:

• Әуе-ғарыш саласы үшін арналған көміртегі талшық өнімдері: Бұл өнімдердің негізгі талаптары «соңғы өнім + жоғары сенімділік» болып табылады және негізінен ұшақтың бас корпусының конструкциялық элементтері, қанаттың қаптамасы, құйрық жүзбелері, қозғалтқыш қораптары және т.б. Кейбір жоғары санатты өнімдер ракета корпусы мен серіктелердің тіреулері үшін де қолданылады. Өнім жоғары модульді көміртегі талшығынан (40T жоғары) және жоғары температураға төзімді шайыр композитінен жасалады, созылу беріктігі 2800 МПа-ден асады және әуе кеңістігі сапасының сертификатын (мысалы, AS9100) талап етеді. Мысалы, Boeing 787 ұшағында дененің массасының 50% құрайтын көміртегі талшық өнімдері қолданылады, бұл ұшақтың отын тиімділігін 20% арттырады; SpaceX-тің Falcon 9 ракетасы көміртегі талшық композитті қағпасын пайдаланады, ол алюминий қорытпасының қағпасынан 40% жеңіл.
• Жаңа энергиялық көліктер үшін көміртегі талшық өнімдері: "жеңілдік + қауіпсіздік" бағытында жұмыс істейді, негізінен дене шарлауы, аккумулятор қорапшасының жауызы, шасси компоненттері, ішкі безендірулер т.б. мәселелерді қамтиды. Дене шарлауы 3K-12K көміртегі талшықтарынан тоқылған құрама материалдан жасалған, бұралу қаттылығы 40000 Н·м/° асады, бұл дәстүрлі болат денемен салыстырғанда 30%-50% жеңілірек; Аккумулятор қорапшасының жауызы от баяулататын көміртегі талшық өнімдерін қолданады, сонымен қатар соққыға төзімді және өртке төзімді, инемен тесу және сығу сияқты қауіпсіздік тестерінен табысты өте алады. Tesla және NIO сияқты жоғарғы санаттағы автомобиль компаниялары оны үлкен масштабта қолданып жатыр, Model S Plaid-тің көміртегі талшықтан жасалған артқы қанаты жоғары жылдамдықтағы тұрақтылықты 15% жақсартады.
• Тауарлық жабдықтар үшін көміртегі талшық өнімдері: "жеңіл+жоғары беріктік" негізінде, гольф таяқтарын, балық аулау құралдарын, теннис ракеткаларын, шаңғыларды, велосипед рамаларын және т.б. қамтиды. Бұл түрдегі өнімдер жиі 1K-3K кіші талшық жинақтарын қолданады, майда мәтінге ие және механикалық қасиеттері тепе-тең, спорт сценарийлеріне сәйкес дизайн бойынша оптимизациялануы мүмкін — мысалы, гольф таяғының сапы бір бағыттағы көміртегі талшықпен нығайтылған, соққы күшін 10% арттырады; Балық аулау құралы градиентті көміртегі талшық қабатын қолданады, беріктік пен серпімділікті теңестіреді және балық денесіне 10 кг-нан астам тарту күшін көтере алады.
• Өнеркәсіптік және инфрақұрылым үшін көміртегі талшық өнімдері: "төзімділік+экономика" талаптарына сәйкес жасалған, жел қозғалтқышының қанаттары, қысым ыдыстары, құбырлар, ғимараттың күшейтілу тақталары, өндірістік робот-қолдар және басқаларды қамтиды. Жел қозғалтқышының қанаттары 48К-дан жоғары көлемді көміртек талшықтарынан жасалады, жеке 10МВт қуатты қанаттың ұзындығы 80 метрден асады және шыны талшықтан жасалған қанаттармен салыстырғанда массасы 25% жеңіл болады; Ғимараттың күшейтілу тақтасы көміртек талшығы мен эпоксид смоласының композитінен тұрады, ескі ғимараттардың көтергіш қабілетін 30%-дан астам арттырады және құрылыс уақытын 50% қысқартады.

2. Өнімнің пішіні бойынша: негізгі профильдерден бастап күрделі конструкциялық бөлшектерге дейінгі толық тізбекті қамту

Пішіні бойынша көміртек талшық өнімдері бес негізгі санатқа бөлінеді және шикізатты өңдеуден бастап соңғы қолданысқа дейінгі толық өнеркәсіптік тізбекті құрайды:

• Көміртек талшық тақтасы: қатты тақтадан және аралар шұңқырынан тұратын, 0,5 мм-ден 50 мм-ге дейінгі қалыңдықтағы ең негізгі профильдердің бірі, әртүрлі өлшемдер мен бетінің мәнерімен тапсырыс бойынша жасалуы мүмкін. Қатты тақталар жабдық корпусы мен ішкі панельдер үшін қолданылады; Аралар шұңқыры панельдері жеңіл салмақты және өте берік болуымен ерекшеленеді, тығыздығы тек 0,3 г/см³, әуежай ішкі бөліктері мен желдеткіш турбинасының қанат пластиналары үшін қолданылады. Мысалы, әуе компаниясы кабинасының төбесі көміртек талшығынан жасалған аралар шұңқыры панельдерінен жасалған, ол алюминий қорытпасынан жасалған панельдерге қарағанда 60% жеңілірек.
• Көміртек талшығынан жасалған түтік: диаметрі 3 мм-500 мм аралығында болатын, орамалы немесе экструзиялық әдіспен жасалған дөңгелек, шаршы және дұрыс емес түтікшелерге бөлінеді. Дөңгелек түтікшелер қолаңқадан, еліктен, шатырдың тірегі ретінде қолданылады; Шаршы түтіктер велосипед рамалары мен жабдықтардың тіреу құрылымдары үшін пайдаланылады; Айдаһар түтіктер автомобильдің шығару желісінің жылу оқшаулау сақиналары сияқты арнайы жағдайлар үшін сәйкес келеді. Орамалы технологияны қолданатын көміртек талшықты түтік 1500 МПа-ға дейінгі шеңберлік беріктікке ие, болат түтіктен едәуір асып түседі.
• Көміртек талшықты пішінді құрылымдық бөлшектер: ұшақ двигателінің қораптары, машина есігінің ішкі панельдері, роботтың буындық қолдары сияқты күрделі қисық беттерге немесе арнайы пішін талаптарына арналып жасалады. Мұндай өнімдер қалыпта пісірілуі тиіс, өлшемдік дәлдік қатесі ≤± 0,2 мм құрайды және күштің біркелкі таралуын қамтамасыз ету үшін көпбағытты көміртегі талшықтарының орналасуын қажет етеді. Мысалы, машина есігінің ішкі панелі үшін көміртегі талшықтарынан жасалған пішінді бөлшектерді қолданғаннан кейін салмағы 45% азайса, соққыға төзімділігі 30% жақсарды.
• Көміртегі талшықтарынан жасалған мата өнімдері: негізгі материал ретінде көміртегі талшықтарынан тоқылған матадан жасалып, кесіліп және пісіріледі, мысалы оқтан қорғайтын көйлектер, безендіру маталары, сүзгіш материалдар т.б. Оқтан қорғайтын көйлек 1К жіпше тобынан тоқылған мата негізінде жасалып, оқтан қорғау деңгейі NIJ III деңгейіне жетеді; Безендіру маталары жаккард технологиясы арқылы футбол және алмаз сияқты үлгілерге жасалып, бірінші сортты жиһаз бен автомобиль ішін безендіруде қолданылады.
• Көміртегі талшықтарынан жасалған құрама профиль: металл және керамика сияқты материалдармен композит арқылы пайда болатын жаңа өнім түрі, мысалы, көміртегі талшықты алюминий құймасының композит түтіктері мен көміртегі талшықты керамикалық тежегіш дискілер. Көміртегі талшықты керамикалық тежегіш дискілер жоғары температурада тұрақты үйкеліс коэффициентін сақтайды және спорт көліктері мен ұшақтардың тежеу жүйелерінде қолданылады. Олардың жұмыс істеу мерзімі металдық тежегіш дискілерден 5 есе ұзақ.

3. Матрицаның түріне негізделген әр түрлі композиттік жүйелердің өнімділігін айырып бейімдеу

Композитті матрицалық материалға сәйкес көміртегі талшық өнімдері әр түрлі өнімділік талаптарын қанағаттандыру үшін үш негізгі жүйеге бөлінеді:

• Шайыр негізіндегі көміртегі талшық өнімдері: эпоксидті шайырға, фенолды шайырға және термопластикалық шайырға негізделген, 85% астам үлесі бар ең кең таралған санат. Эпоксидті шайыр негізіндегі өнімдердің механикалық қасиеттері тепе-теңдікте болады және әуежаңдыру мен спорт құрал-жабдықтарында қолданылады; Фенолды шайыр негізіндегі өнімдердің отқа төзімділігі жоғары және теміржол көлігі мен өртке қарсы компоненттерде пайдаланылады; Термопластикалық шайыр негізіндегі өнімдерді қайта өңдеуге болады және автомобильдер мен электронды құрылғылар корпусы үшін қолданылады.
• Металл негізіндегі көміртегі талшықты өнімдер: Алюминий, титан, мыс сияқты металдармен композит, көміртегі талшықтың жеңілдігін металлдардың электр және жылу өткізгіштігімен үйлестіреді, электронды құрылғылардың жылу шашыратқыш компоненттері мен әуежаңдырудағы өткізгіш конструкциялық элементтер үшін қолданылады. Мысалы, көміртегі талшықты алюминий композит радиаторлары таза алюминий радиаторларымен салыстырғанда жылу шашырату тиімділігін 40% арттырады.
• Керамика негізіндегі көміртегі талшықты өнімдер: Керамикаға негізделе отырып, олар ерекше жоғары температураға төзімділікке ие және 1000 ℃ астам температурада ұзақ уақыт пайдалануға болады. Олар әуе қозғалтқышының турбина жапырақшалары мен өнеркәсіптік пеш ішкі қабыршықтары үшін қолданылады. Бұл өнімнің құны жоғары және негізінен жоғары санаттағы жоғары температуралық жағдайларда қолданылады.

4. Функционалдық сипаттамаларға негізделген арнайы жағдайлар үшін тұтынушылық туынды санаттары

Шекті жағдайларға немесе ерекше қажеттіліктерге жауап ретінде көміртек талшықты өнімдер бірнеше функционалдық бағыттарға дейін дамытылды, қолдану шекаралары кеңейтілді:

• Жоғары температураға төзімді көміртек талшықты өнімдер: полиимид смоласы немесе керамикалық матрицадан жасалған, ұзақ уақыт пайдалану температурасы 150-1000 ℃ және жоғары температурада механикалық қасиеттердің сақталу деңгейі 85% астам, әуе қозғалтқыш компоненттері мен өнеркәсіптік пеш конструкциялары үшін қолданылады.
• Жанбайтын көміртек талшықты өнімдер: галогенсіз отқа төзімді қоспалармен қосылған, отқа төзімділік қасиеті UL94 V0 деңгейіне жетеді және жанған кезде түтін тығыздығы төмен. Олар теміржол көліктерінің ішкі бөлігі мен ғимараттардың өртке қарсы бөлшектері үшін қолданылады.
• Ток өткізгіш көміртек талшықтары өнімдері: Көміртек нанотүтіктерін қосу немесе металл негізіндегі композиттерді қолдану арқылы беттік кедергісі ≤ 10⁴ Ω, электромагниттік экранның қораптары мен антистатикалық едендер үшін қолданылады.
• Коррозияға төзімді көміртек талшықтары өнімдері: қышқыл мен сілтіге төзімді шайыр матрицасын қолданып, теңіз суы мен химиялық орталардың коррозиясына төзеді, теңіз платформаларының құрылымдары мен химиялық құбырлар үшін қолданылады.

Негізгі артықшылық: Өнеркәсіп мәнін қайта қалыптастыру үшін алты негізгі сипаттама

Көміртегі талшықты өнімдер жоғары сапалы өндірістің "негізгі материал тасымалдаушысы" болуының себебі - механикалық қасиеттер, жеңілдік, қоршаған ортаға бейімделу қабілеті және басқа да жақтардағы жалпы артықшылықтары, олар бірігіп нарықтағы ауыстырылмайтын орындарын құрайды.

1. Соңғы дәуірдегі жеңіл және жоғары беріктік артықшылықтары

Көміртегі талшық өнімдерінің негізгі бәсекелестік артықшылығы – жеңілдік пен жоғары беріктіктің арасындағы теңдестік. Оның тығыздығы тек 1,7-2,0 г/см³, болаттың 1/4-1/5 шамасында және алюминий қорытпасының 2/3 деңгейінде. Созылу беріктігі 1500-3000 МПа-ға жетуі мүмкін, бұл болаттан 5-10 есе жоғары, ал меншікті беріктігі (беріктік/тығыздық) дәстүрлі материалдардың көрсеткішін едәуір асып түседі. Әуе-кеңістік өнеркәсібінде көміртегі талшық өнімдерін қолдану ұшақтардың салмағын 30%-50% азайтып, отын тиімділігін 15%-20% жақсартады. Boeing 787 ұшағы көміртегі талшық өнімдерін кеңінен қолдану арқасында жылына әр ұшақ үшін шамамен 12 миллион доллар отын шығынын үнемдейді; Автокөлік өнеркәсібінде көміртегі талшықтан жасалған рама көліктің жалпы салмағын 40% азайтады, 100 км-ге дейінгі үдеу уақытын 1-2 секундқа қысқартады және отын шығынын 15%-дан астам төмендетеді; Жел энергетикасы саласында 10 МВт жел турбинасының жапырақшаларында көміртегі талшық өнімдерін қолдану салмақты 25% азайтады және электр энергиясын өндіру тиімділігін 5%-8% арттырады.

2. Өте жақсы шаршауға төзімділік және ұзақ пайдаланылатындығы

Көміртегі талшықты өнімдер динамикалық жүктеме циклдары кезінде 85%-90% жұмыс істеу қабілетін сақтайтын, болаттан (50%-60%) едәуір жоғары шаршауға төзімділік қасиетіне ие. Жел энергетикасы саласында жел қозғалтқышының жұдырықтары 20 жылдан астам уақыт бойы жел жүктемесіне төтеп беруі тиіс. Көміртегі талшықты өнімдерді қолданғаннан кейін шаршау салдарынан пайда болатын сынудың алдын алу 70%-ға дейін артады; Әуежайлар саласында ұшақтың фюзеляж бөлшектері мыңдаған взлёттар мен посадкалар кезіндегі тербеліс жүктемелеріне шыдайтын болса, көміртегі талшықты өнімдердің шаршауға төзімділігі бөлшектердің жұмыс істеу мерзімін 25 жылдан астам уақытқа созуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, көміртегі талшықты өнімдер күн сәулесіне, ылғалдылыққа, тұзды су буына т.б. сияқты ашық аспан шарттарында 15-20 жылға дейін жұмыс істеуге мүмкіндік беретін өте жақсы климатқа төзімділік қасиетке ие, бұл дәстүрлі метал материалдардан 50%-дан астам ұзақ. Теңіз мұнай платформаларында көміртегі талшықты құбырларды қолдану теңіз суының коррозиясы салдарынан жиі ауыстырудың алдын алады және техникалық қызмет көрсету шығындарын 60% азайтады.

3. Ең жоғары дәрежедегі икемді дизайн және түзету мүмкіндіктері

Көміртегі талшықты өнімдер барлық өлшемде тапсырыс бойынша жасалуы мүмкін, әртүрлі жағдайлардағы дербес қажеттіліктерге дәл сәйкес келеді. Пішіні жағынан алғанда, қарапайым пластиналар мен құбырлардан бастап ұшақ двигателінің қораптары сияқты асимметриялық құрылымдарға дейінгі кез-келген күрделі пішіндер қалыпқа сәйкес жасалуы мүмкін және өлшемдік дәлдік қатесі ≤±0,2 мм құрайды. Өнімнің қасиеттері жағынан көміртегі талшық шоғының сипаттамаларын (1K-60K), қабат бағытын (0°, 90°, ±45°), матрицаның түрін және басқа параметрлерді реттеу арқылы беріктік, серпінділік, температураға төзімділік сияқты қасиеттерді оптимизациялауға болады. Мысалы, гольф соққысының сақинасы градиентті қабатты дизайн арқылы «жоғарғы беріктік + төменгі серпінділік» теңдестігін қамтамасыз етеді; сыртқы түрі жағынан тоқыма әдістері мен бетін өңдеу арқылы әртүрлі мата текстуралары мен түстер жасалуы мүмкін, мысалы, автомобиль ішінде жаккартты көміртегі талшықты безендіру панельдерін қолдану өнімнің жоғары сапалы түрін арттырады.

4. Өте жақсы үдеріске бейімделу және пішіндеу тиімділігі

Көміртегі талшық өнімдері бір даналық баптаудан бастап массалық өндіріске дейінгі әртүрлі қажеттіліктерді қамтамасыз ететін көптеген пісіру процестеріне сәйкес келеді. Жаппақтар мен түтіктер сияқты стандартталған өнімдер үшін экструзиялау және орамалау процестерін ірі сериялы өндіруде қолдануға болады. Экструзиялау жылдамдығы 5-10 м/мин дейін жетеді, ал жеке өндіріс желісінің тәуліктік шығарылымы 1000 метрден аса алады; Күрделі пішінді бөлшектер үшін (мысалы, ұшақ конструкциялық элементтері мен автомобиль есіктері) ыстық престеп пісіру және пісіру процестерін қолдануға болады, пісірудің циклы тек 20-60 минут құрайды, бұл автомобиль өнеркәсібінің жылдам темпіне сәйкес келеді; Шағын сериялы бапталатын бөлшектер үшін (мысалы, жоғары сапалы спорт құралдары) вакуумдық қапшықта пісіру технологиясын қолдануға болады, оның құны төмен және пісіру сапасы тұрақты. Сонымен қатар, Көміртегі талшық өнімдерін өңдеу кезіндегі қалдық деңгейі тек 5%-8%, бұл дәстүрлі металдарды өңдеудегі 15%-20% көрсеткішіне қарағанда едәуір төмен, материалдардың қалдығын айтарлықтай төмендетеді.

5. Кеңейтілетін функционалдықтың көптүрлілігі

Негізгі механикалық қасиеттерден басқа көміртегі талшықтары композитті модификация арқылы бай функционалды қасиеттерге ие болуы және қолдану шекараларын кеңейтуі мүмкін. Электромагниттік экранның жағынан алғанда, өткізгіш көміртегі талшық өнімдері электромагниттік сәулеленудің 99% астамын экранның және әскери жабдықтар мен 5G базалық станциялар корпусында қолданылады; Жылу өткізгіштік пен жылу шашырату жағынан алғанда, көміртегі талшық-металл композит өнімдерінің жылу өткізгіштік коэффициенті 150 Вт/(м·К) дейін жетеді және электронды құрылғылардың CPU суытқыштары ретінде қолданылады; Тербеліс тежеу жағынан алғанда, көміртегі талшық өнімдерінің тербеліс тежеу деңгейі болаттан 10 еседен астам жоғары, бұл автомобиль шассисі мен өнеркәсіптік станоктардың жұмыс істеу кезіндегі шуын және тозуын азайтуға мүмкіндік береді; Рентген сәулесін өткізу жағынан алғанда, көміртегі талшық өнімдері медициналық жабдықтар үшін сәулеленуден қорғайтын тақталар ретінде қолданылып, қорғаныс пен жеңілдікті тепе-теңдікте ұстауға мүмкіндік береді.

6. Ұзақ мерзімді толық циклдық өмір шығындарының артықшылығы

Көміртегі талшықты өнімдердің бастапқы сатып алу құны жоғары болса да (болаттан шамамен 10-20 есе), толық циклдық құнының артықшылығы маңызды. Теміржол көлігі саласында көміртегі талшықтан жасалған вагон бөлшектерін қолдану жеке вагонның салмағын 250 кг-нан астам азайтып, пойызға жылына шамамен 42000 кВт·сағ электр энергиясын үнемдеуге мүмкіндік береді және 10 жылдық қызмет ету мерзімі ішінде жалпы құнын 30% азайтады; Өнеркәсіптік жабдықтар саласында көміртегі талшық өнімдерінің коррозияға төзімділігі техникалық қызмет көрсету циклін 1 жылдан 5 жылға дейін ұзартып, жабдықтардың тоқтау уақытын 40% азайтады және өндірістік тиімділікті 15% арттырады; Аэрокосмостық өнеркәсіпте көміртегі талшық өнімдерінің жеңілдетілуі отын шығынын және тасымалдау құнын төмендетеді. Boeing 787 ұшағы салмағының азаюынан туындайтын отын үнемдеу арқасында материалдардың қосымша құнын 5 жыл ішінде өтейді. Сонымен қатар термопластикалық көміртегі талшық өнімдерін қайта өңдеуге және қайта пайдалануға болады, қайта өңделген материалдардың өнімділігінің сақталу деңгейі 70%-дан асады, бұл шикізат құнын одан әрі төмендетеді.

Процестік сату нүктесі: шикізаттан дайын өнімге дейінгі дәл бақылау мен құндылықты арттыру

Көміртегі талшықтан жасалған өнімдердің үстемдігі дәл өндіріс процестері мен толық циклдық сапа бақылауында. Оның технологиялық жүйесі өнімнің біркелкілігін қамтамасыз етіп қана қоймай, сонымен қатар өнімнің сапасы мен құны арасындағы тиімді тепе-теңдікті қамтамасыз етеді және сондықтан санаттың бәсекеқабілеттілігінің негізгі тірегіне айналады.

1. Негізгі пішіндеу процесі: барлық санаттарға лайықталған көптүрлі технологиялық жүйе

Көміртегі талшықтан жасалған өнімдердің пішіндеу процесі өнімнің пішіні мен сапалық талаптарына байланысты икемді түрде таңдалады және төрт негізгі технологиялық үдеріс өнім санаттарының 90%-дан астамын қамтиды:

• Профильдеу (пултрузия) арқылы пішіндеу процесі: негізінен тақталар мен құбырлар сияқты сызықтық профильдерді шығару үшін қолданылады. Көміртек талшықтан жасалған мата/мата импрегнациялау үшін тарту құрылғысы арқылы смола ыдысына үздіксіз тартылады, содан кейін қалыпты жылыту арқылы пісіріледі. Бұл үдерістің өндіріс тиімділігі өте жоғары, желілік жылдамдық 5-15 м/мин құрайды және өнімнің сапасы біркелкі болады. Смола мөлшерінің дәлдігі ± 1% дейін жетеді, бұл үлкен көлемді өндіріске сәйкес келеді. Мысалы, көміртек талшықты құбырларды өндіру желісінде жеке желінің тәуліктік өнімділігі 2000 метрге жетуі мүмкін, ал өнімнің түзулерден ауытқу қатесі ≤ 0,5 мм/м.
• Орамалы формалау үдерісі: цилиндрлі немесе айналмалы өнімдерді (мысалы, қысымды ыдыстар, құбырлар, ракета қабықтары) шығару үшін көміртек талшықты прегзі орама станогы арқылы алдын ала белгіленген бұрышта өстікке орамаланады да, содан кейін қыздырылып қатаяды. Орама бұрышы дәл есептеліп бақыланады (0°-90°), бұл өнімнің осьтік және шеңберлік бағыттарда оптималды беріктік таралуын қамтамасыз етеді. Мысалы, спиральды орамалау технологиясын қолданғаннан кейін жоғары қысымды газ баллондарының жарылу қысымы 80 МПа-ден жоғары болуы мүмкін, бұл дәстүрлі метал газ баллондарына қарағанда едәуір жоғары.
• Қысумен формалау процесі: күрделі пішінді бөлшектерге (мысалы, автомобиль ішкі бөлшектері мен спорт құрал-жабдықтары) сәйкес келеді, көміртегі талшықты прегі қабатталу талаптарына сәйкес қалыпқа орнатылады және қыздыру (120-180 ℃) және басу (0,5-1,5МПа) арқылы қатаяды. Бұл процестің өлшемдік дәлдігі жоғары, қатесі ≤± 0,2 мм, массалық өндірісті қамтамасыз ете алады. Жеке режимді өндіру циклі 20-60 минут, ал Тесланың көміртегі талшықтан жасалған құйрығы осы процеске сәйкес жасалады.
• Қыздыру арқылы қысу қалыптау процесі: Жоғары сапалы әуе-ғарыш конструкциялық бөлшектері (мысалы, ұшақтың қанаттары мен фюзеляждың қабыршықтары) үшін пайдаланылатын көміртегі талшықты прег арнайы қыздырылатын престік резервуарға қабаттап салынып, жоғары температура мен жоғары қысым (температурасы 150-200 ℃, қысымы 0,8-1,2МПа) ортасында күйдіріледі. Бұл процесстің арқасында смола толығымен талшықтарға терең енеді, өнімнің ішкі ақауларының деңгейі 0,3%-дан төмен болады және механикалық қасиеттері тұрақты болады. Boeing және Airbus компанияларының негізгі ұшақ модельдері осы технологияны негізгі конструкциялық бөлшектерді жасау үшін қолданады.

2. Негізгі процестің бақылау нүктелері: өнімнің қасиеттерін анықтайтын бес негізгі саты

Көміртегі талшықты өнімдердің сапасы өндіріс процесінің дәлме-дәл бақылануына байланысты, соның ішінде өнімнің соңғы қасиеттерін анықтайтын бес негізгі саты бар:

• Көміртегі талшық шикізатын таңдау: Өнімнің өнімділік талаптарына сәйкес келетін көміртегі талшықтарының дұрыс пакет спецификациялары мен модуль бағаларын таңдаңыз. Аэроғарыштық өнімдер үшін 40T немесе одан жоғары (1K-6K) жоғары модульді шағын пакеттерді, ал өнеркәсіптік өнімдер үшін 24T немесе одан төмен (48K немесе одан да көп) үлкен пакеттерді таңдаңыз; сонымен қатар көміртегі талшықтарының беріктігі, модулі, көміртегі мазмұны және басқа көрсеткіштері бойынша қатаң сынақ жүргізіледі және сапасы төмен шикізатты өндіріске қатаң тиыйым салынады.
• Алдын ала ылғалдандырылған материалды дайындау басқаруы: Алдын ала ылғалдандырылған материалдың шайыр мазмұны мен біркелкілігі тікелей өнімнің өнімділігіне әсер етеді. Қыздырулы-ерітінді немесе ерітінді ылғалдау әдістерімен дайындалған кезде шайыр мазмұны 30%-50% аралығында ±1% қателікпен реттеледі; әрбір көміртегі талшығының біркелкі шайырмен жабылуын қамтамасыз ету үшін компьютерлік басқарылатын ылғалдау құрылғысы қолданылады және жергілікті желім жетіспеушілігінен туындайтын әлсіз орындар болмауы үшін қатаң бақыланады.
• Жабу дизайны мен жүзеге асыру: Өнімнің кернеуін талдау негізінде 0°/90° айқас орналасқан қабаттарды қабылдау, соққыға төзімді құрылым ±45° орналасқан қабаттарды қабылдау сияқты талшық бағытын, қабаттар санын және тізбектілікті анықтау үшін қабаттасу дизайны жүргізіледі; Қабаттасу процесі талшықтардың қолмен орналастыру кезінде пайда болуы мүмкін ығысуын болдырмау үшін ±0,1 мм дәлдігі бар автоматтандырылған сым орналастыру машинасын қолданады.
• Күйдіру параметрлерін дәл бақылау: Шайыр түріне сәйкес күйдіру температурасын, қысымды және уақытты орнату. Термореактивті шайырлар үшін тез қыздырудың және көпіршіктердің пайда болуын болдырмау үшін қыздыру жылдамдығын (2-5 ℃/мин) бақылау қажет; Шайырдың толық күйуін қамтамасыз ету және артық күю құбылысын болдырмау үшін дифференциалды сканерлік калориметрия (DSC) арқылы күйдіру дәрежесін нақты уақыт режимінде бақылау.
• Соңғы өңдеу және сапаны тексеру: Кесу және парлау сияқты кейінгі өңдеуден өткізу үшін қатаялған өнімге өлшемдік дәлдікті және бетінің тегістігін қамтамасыз ету қажет; Әрбір өнім партиясы созылу беріктігі, иілу беріктігі және соққыға төзімділік сияқты механикалық қасиеттерді сынауға тиіс. Ішкі ақауларды анықтау үшін ультрадыбыстық тексеру мен рентгендік тексеру сияқты бұзылмайтын бақылау әдістері қолданылады, ал ақауларды анықтау деңгейі 99,9% құрайды.

3. Процесті жаңартудың бағыты: Санатты жаңартуды тиімдестірудің үш негізгі бағыты

Өнеркәсіп өнімнің сапасын және құнын жақсарту мақсатында процесті инновациялау арқылы көміртек талшықтарының өнімдерін жетілдіре түседі, оның дамуын үш негізгі инновациялық бағыт анықтайды:

• Автоматтандыру мен интеллектуалды өндіріс: Шикізатты сұрыптаудан бастап, қабаттасу, күйдіру және тексеруге дейінгі барлық процестерді автоматтандыру үшін өндірістік роботтар, жасанды интеллект көруі және цифрлық егіз технологиялары енгізілген. Мысалы, автоматтандырылған сым төсеу машинасының сым төсеу жылдамдығы қолмен жұмыс істеуге қарағанда 10 есе жылдам, ал жасанды интеллект жүйесі талшықтардың бағытының бұзылуы мен желімнің болмауы сияқты ақауларды нақты уақыт режимінде анықтай алады және өнімнің біркелкілігіндегі қателікті ± 0,1 мм-ге дейін төмендетеді.
• Төмен құнымен өндірістік үдерісті зерттеу және дамыту: Өндірістік құнын төмендету үшін үлкен шоғырлы көміртек талшығының пісіру технологиясы, еріткішсіз алдын-ала ылғалдау үдерісі және тез күйдіру смола жүйесі әзірленуде. Үлкен шоғырлы көміртек талшығының бағасы кіші шоғырлы талшықтың бағасынан үштен бірден бестен біріне дейін төмен; үлкен шоғырларды қолданып жасалған желдеткіш қанаттардың құны 40% төмендейді; тез күйдіру смоласы формалық циклды 10 минуттан аспайтын деңгейге қысқартып, өндірістік тиімділікті арттырады.
• Жасыл қайта өңдеу үдерісін қолдану: Термопластикалық көміртегі талшығын қайта өңдеу және қайта пайдалану технологиясын насихаттау, материалды балқыту және қайта пішіндеу арқылы қайта өңдеу мүмкіндігін 80% жоғары деңгейге жеткізу; Көміртегі талшығы мен биологиялық шайырлардың композиттік үдерісін дамыту, мұнай негізіндегі шикізатқа тәуелділікті азайту және УКБ (ұшпалы органикалық қосылыстар) шығарындыларын 90%-дан астам азайту, жасыл өндірістің даму бағытына сәйкес келу