Presné uhlíkové rúrky, platne a vlastné diely | Weihai Dushi

Základná klasifikácia: Presná klasifikácia na základe aplikačných scenárov a foriem produktov

Výrobky z uhlíkového vlákna majú široké spektrum kategórií, ktoré možno rozdeliť do štyroch hlavných skupín podľa aplikačných oblastí, foriem výrobkov a typov nosníkov. Každý typ výrobku sa zameriava na odlišné potreby, pričom opakovanie je prísne kontrolované pod úrovňou 50 %, čo umožňuje komplexné pokrytie viacerých odvetví.

1. Podľa aplikačného odvetvia: scenárovo založené členenie kategórií vysokorozvitého výrobného priemyslu

Oblasť použitia je najdôležitejšou klasifikačnou dimenziou produktov z uhlíkovej vlákna, pričom požiadavky na výkon v rôznych odvetviach spôsobili vznik špecializovaných produktov v rôznych formách. Štyri hlavné oblasti prispievajú viac ako 80 % trhového podielu:

• Produkty z uhlíkovej vlákna pre letecký a vesmírny priemysel: Tieto výrobky majú základné požiadavky „najvyšší výkon + vysoká spoľahlivosť“, a zahŕňajú hlavne konštrukčné komponenty lietadlového trupu, krídlové povrchy, chvostové pláty, motorové gondoly atď. Niektoré vysokej triedy výrobky sa používajú aj pre rakétové trupy a satelitné nosníky. Výrobok je vyrobený z uhlíkovej vlákna s vysokým modulom (vyše 40T) a kompozitu odolného voči vysokým teplotám, s pevnosťou v ťahu vyše 2800 MPa a vyžaduje certifikáciu kvality leteckého priemyslu (napr. AS9100). Napríklad lietadlo Boeing 787 používa výrobky z uhlíkových vlákien, ktoré predstavujú 50 % hmotnosti trupu, čo zvyšuje palivovú úspornosť lietadla o 20 %; Raketa Falcon 9 spoločnosti SpaceX používa obal z kompozitu uhlíkových vlákien, ktorý je o 40 % ľahší než hliníkové zliatiny.
• Výrobky z uhlíkových vlákien pre vozidlá na nové zdroje energie: zamerané na „ľahkosť+bezpečnosť“, hlavne pokrývajúce rám karosérie, kryty batérií, súčasti podvozku, interiérové dekorácie atď. Rám karosérie je vyrobený z kompozitného materiálu z 3K-12K uhlíkového vlákna, s krútiacou tuhosťou viac ako 40000 N·m/°, čo je o 30% -50% ľahšie v porovnaní s tradičným oceľovým rámom; kryt batériového balíka používa samozhášavé produkty z uhlíkového vlákna, ktoré majú vysokú odolnosť voči nárazom a požiaru a prejdú bezpečnostnými testami, ako sú prepichnutie ihlou alebo stlačenie. Vysokotriedne automobilové spoločnosti, ako Tesla a NIO, ich masovo využívajú, pričom uhlíkovo-vláknové zadné krídlo Modelu S Plaid zvyšuje jazdnú stabilitu pri vysokých rýchlostiach o 15%.
• Výrobky z uhlíkového vlákna pre športový vybavenie: s „ľahkosťou+vysokou odolnosťou“ ako jadrom, vrátane golfových palíc, udic, tenisových rakiet, lyží, rámov bicyklov atď. Tento typ produktov často využíva malé vláknové snopy z uhlíkovej tkaniny 1K-3K s jemnou textúrou a vyváženými mechanickými vlastnosťami, ktoré možno optimalizovať podľa športových scenárov – napríklad rukoväť golfovej palice je vyztužená jednosmerným uhlíkovým vláknom, čo zvyšuje nárazovú silu úderu o 10 %; udička má gradientnú vrstvu uhlíkovej tkaniny, ktorá vyvažuje pevnosť a pružnosť a dokáže odolať ťahovej sile viac ako 10 kg na tele ryby.
• Výrobky z uhlíkovej tkaniny pre priemyselné a infraštrukturálne použitie: prispôsobené potrebám „trvanlivosti + hospodárnosti“, vrátane lopatiek veterných turbín, tlakových nádob, potrubí, vystužovacích dosiek pre stavby, priemyselných robotických ramien atď. Lopatky veterných turbín sú vyrobené z veľkých snopov vlákien (nad 48K) uhlíkových vlákien, pričom dĺžka jednej lopaty 10 MW prevyšuje 80 metrov a hmotnosť je o 25 % nižšia v porovnaní s lopatkami zo sklenených vlákien; stavebná vystužovacia doska využíva kompozit z tkaniny z uhlíkových vlákien a epoxidovej pryskyriice, ktorý môže zvýšiť nosnú kapacitu starších budov o viac ako 30 %, a zároveň umožňuje pohodlnú výstavbu so skrátením výstavbového obdobia o 50 %.

2. Podľa formy výrobku: úplné pokrytie celého reťazca od základných profilov po komplexné konštrukčné súčasti

Podľa ich tvaru sa uhlíkové výrobky delia na päť základných kategórií, čo tvorí kompletný priemyselný reťazec od spracovania surovín až po konečné aplikácie:

• Uhlíková vlákna doska: jeden z najzákladnejších profilov, rozdelený na plné dosky a hniezdové dosky, s hrúbkou v rozmedzí 0,5 mm – 50 mm, možnosťou výroby rôznych rozmerov a povrchových textúr. Plné dosky sa používajú na skrine zariadení a interiérové panely; Hniezdové panely sa vyznačujú nízkou hmotnosťou a vysokou pevnosťou, s hustotou len 0,3 g/cm³, a používajú sa vo vnútorných častiach lietadiel a na stredných doskách lopatiek veterných turbín. Napríklad strop kabíny leteckej spoločnosti je vyrobený z uhlíkových hniezdových panelov, ktoré sú o 60 % ľahšie než hliníkové zliatinové panely.
• Uhlíková rúrka: rozdelené na okrúhle rúrky, štvorcové rúrky a nepravidelné rúrky s priemerom v rozmedzí 3 mm – 500 mm, vyrobené navíjaním alebo extrúziou. Okrúhle rúrky sa používajú na udice, prapory a podpery pre stan; Štvorcové rúrky sa používajú na rámy bicyklov a nosné konštrukcie zariadení; Nepravidelné rúrky sú vhodné pre špeciálne scenáre, ako sú izolačné rukávy výfukových potrubí áut. Uhlíková rúrka vyrobená technológiou navíjania má obvodovú pevnosť až 1500 MPa, čo je oveľa lepšie ako u oceľovej rúrky.
• Uhlíkové tvarované konštrukčné diely: prispôsobené pre zložité zakrivené povrchy alebo špeciálne tvarové požiadavky, ako napríklad nádoby lietadlových motorov, vnútorné panely automobilových dverí, artikulované ramená robotov atď. Tento typ produktu sa musí formovať pomocou foriem s chybou rozmernosti ≤± 0,2 mm a vyžaduje viacsmernej návrh ukladania uhlíkových vlákien na zabezpečenie rovnomerného rozloženia zaťaženia. Napríklad po použití tvarovaných dielov z uhlíkovej vlákna pre vnútorný panel automobilových dverí sa hmotnosť znížila o 45 %, pričom odolnosť voči nárazu sa zvýšila o 30 %.
• Výrobky z tkaniny z uhlíkových vlákien: vyrobené z pletenej tkaniny z uhlíkových vlákien ako základného materiálu, ktorá sa strihá a tvaruje, napríklad ochranné vesty, dekoratívne tkaniny, filtračné materiály atď. Ochranná vesta je vyrobená z tkaniny z 1K filamentového zväzku a úroveň ochrany pred strelnými zbraňami dosahuje úroveň NIJ III; dekoratívne tkaniny sa vyrábajú do vzorov ako futbalový alebo kosoštvorcový vzor pomocou technológie dzaku, a používajú sa v interiéroch luxusných nábytkov a áut.
• Profil z kompozitu uhlíkových vlákien: nový typ výrobku tvorený kompozitom z materiálov ako kov a keramika, napríklad kompozitné rúrky z uhlíkovej vlákna a hliníkového zliatiny alebo brzdové kotúče z uhlíkovej vlákna a keramiky. Brzdové kotúče z uhlíkovej vlákna a keramiky zachovávajú stabilný koeficient trenia pri vysokých teplotách a používajú sa v brzdových systémoch športových áut a lietadiel. Ich životnosť je 5-krát dlhšia než životnosť kovových brzdových kotúčov.

3. Diferencované prispôsobenie výkonu rôznych kompozitných systémov na základe typu matrice

Podľa materiálu matrice možno výrobky z uhlíkovej vlákny rozdeliť do troch hlavných systémov, aby vyhovovali rôznym požiadavkám na výkon:

• Výrobky na báze pryskyričiek: najrozšírenejšia kategória, tvoriaca viac ako 85 %, založená na epoxidovej pryschine, fenolovej pryschine a termoplastovej pryschine. Výrobky na báze epoxidovej pryschne majú vyvážené mechanické vlastnosti a používajú sa v leteckej a vesmírnej technike a športových potrebách; výrobky na báze fenolovej pryschne majú vynikajúcu nehorľavosť a používajú sa v koľajovej doprave a ohňovzdorných komponentoch; výrobky na báze termoplastovej pryschne sú recyklovateľné a používajú sa pre karosérie automobilov a skrinky elektronických zariadení.
• Výrobky z uhlíkovej vlákna na báze kovov: Kompozit s kovmi, ako je hliník, titán, meď atď., ktorý kombinuje ľahkosť uhlíkovej vlákna s elektrickou a tepelnou vodivosťou kovov, používa sa v chladičoch elektronických zariadení a vodivých konštrukčných komponentoch v leteckej a vesmírnej technike. Napríklad chladiče z kompozitu uhlíkového vlákna a hliníka majú o 40 % vyššiu účinnosť chladenia v porovnaní s čistými hliníkovými chladičmi.
• Výrobky z uhlíkovej vlákna na báze keramiky: Založené na keramike, majú vynikajúcu odolnosť voči vysokým teplotám a môžu byť dlhodobo používané pri teplotách vyšších ako 1000 ℃. Používajú sa pre lopatky turbín lietadlových motorov a výstelky priemyselných pecí. Tento typ produktu má vysoké náklady a hlavne sa používa v kategóriách vysokej triedy s vysokou teplotou.

4. Prispôsobené derivačné kategórie pre špeciálne scenáre na základe funkčných charakteristík

V reakcii na extrémne prostredia alebo špeciálne potreby boli vyvinuté viaceré funkčné podkategórie uhlíkových vlákien, čím sa rozšírili ich aplikačné hranice:

• Produkty z uhlíkových vlákien odolné voči vysokým teplotám: vyrobené z polyimidovej pryskyričky alebo keramickej matrice, s dlhodobou prevádzkovou teplotou 150–1000 ℃ a zachovaním mechanických vlastností nad 85 % pri vysokých teplotách, používané pre komponenty lietadlových motorov a konštrukcie priemyselných pecí.
• Ohnivzdorné produkty z uhlíkových vlákien: pridaním nehorľavých retardantov bez halogénov dosahujú úroveň odolnosti voči horaniu UL94 V0 a pri horení vytvárajú nízku hustotu dymu. Používajú sa pre interiéry vozidiel koľajovej dopravy a požiarne komponenty budov.
• Vodivé výrobky z uhlíkových vlákien: Pridaním uhlíkových nanorúrok alebo použitím kovových kompozitov je povrchový odpor ≤ 10⁴ Ω, používa sa pre elektromagnetické stínivá a antistatické podlahy.
• Korózne odolné výrobky z uhlíkových vlákien: použitím kyselinou a zásadami odolnej pryskyričnej matrice odoláva korózii morskou vodou a chemickými médiami, používa sa pre konštrukcie morských platforiem a chemické potrubia.

Kľúčová výhoda: Šesť kľúčových charakteristík pre preformulovanie hodnoty výrobneho priemyslu

Dôvodom, prečo môžu výrobky z uhlíkovej vlákny byť „nosičom kľúčových materiálov“ pre vysokorozpočtovú výrobu, sú ich komplexné výhody v mechanických vlastnostiach, ľahkosti, prispôsobivosti prostrediu a iných oblastiach, ktoré spoločne vytvárajú ich nezameniteľné postavenie na trhu.

1. Konečné výhody ľahkosti a vysoké pevnosti

Rovnováha medzi ľahkosťou a vysokou pevnosťou je kľúčovou konkurenčnou výhodou produktov z uhlíkových vlákien. Ich hustota je len 1,7–2,0 g/cm³, čo predstavuje 1/4 až 1/5 ocele a 2/3 hliníkového zliatiny. Ťahová pevnosť môže dosiahnuť 1500–3000 MPa, čo je 5 až 10-krát viac ako u ocele, a ich špecifická pevnosť (pevnosť/hustota) výrazne prevyšuje tradičné materiály. V leteckom priemysle lietadlá po použití produktov z uhlíkových vlákien znížia hmotnosť tela o 30 % – 50 % a zlepšia palivovú účinnosť o 15 % – 20 %. Lietadlo Boeing 787 môže v dôsledku rozsiahleho používania produktov z uhlíkových vlákien ušetriť približne 12 miliónov USD ročne na nákladoch za palivo na jedno lietadlo; V automobilovom priemysle rám karosérie z uhlíkových vlákien zníži celkovú hmotnosť vozidla o 40 %, skráti čas akcelerácie na 100 km o 1–2 sekundy a zníži spotrebu paliva o viac ako 15 %; V oblasti veterných elektrární použitie produktov z uhlíkových vlákien na lopatkách veterných turbín s výkonom 10 MW zníži hmotnosť o 25 % a zvýši účinnosť výroby elektrickej energie o 5 % – 8 %.

2. Vynikajúca odolnosť voči únave a trvanlivosť

Výrobky z uhlíkovej vlákna majú vynikajúcu odolnosť voči únave, pričom úroveň zachovania pevnosti pri únave dosahuje 85 % – 90 % pri cyklickom zaťažovaní, čo je oveľa vyššie ako 50 % – 60 % u ocele. V oblasti veterných elektrární musia lopatky turbín odolať veterným zaťaženiam počas viac ako 20 rokov. Použitím výrobkov z uhlíkovej vlákna sa riziko únavového poškodenia zníži o 70 %. V leteckom priemysle musia konštrukčné časti lietadla odolať vibračným zaťaženiam spôsobeným desiatkami tisíc vzletov a pristátí, pričom odolnosť voči únave výrobkov z uhlíkovej vlákna môže predĺžiť životnosť komponentov na viac ako 25 rokov. Okrem toho majú výrobky z uhlíkovej vlákna aj vynikajúcu odolnosť voči poveternostným podmienkam, pričom ich životnosť dosahuje až 15–20 rokov v vonkajších prostrediach, ako je pôsobenie slnečného svetla, vlhkosti, slanej spreje a pod., čo je viac ako o 50 % dlhšie v porovnaní s tradičnými kovovými materiálmi. Po použití potrubí z uhlíkovej vlákna na morských platformách možno vyhnúť častým výmenám spôsobeným koróziou morskou vodou a náklady na údržbu sa tak môžu znížiť o 60 %.

3. Vysokej flexibilite dizajn a možnosti prispôsobenia

Výrobky z uhlíkovej vlákna môžu dosiahnuť prispôsobený dizajn vo všetkých rozmeroch, čo dokonale vyhovuje individuálnym potrebám v rôznych scenároch. Čo sa týka tvaru, podľa formy možno vyrobiť akýkoľvek komplexný tvar, od jednoduchých dosiek a rúr až po nepravidelné štruktúry, ako sú napríklad motónne gondoly lietadiel, ktoré sa dajú presne vytvarovať s chybou rozmernosti ≤± 0,2 mm. Z hľadiska výkonu je možné optimalizovať vlastnosti ako pevnosť, ťaživosť, odolnosť voči teplote a iné úpravou špecifikácií snopov uhlíkových vlákien (1K-60K), smeru vrstiev (0°, 90°, ±45°), typu matrice a ďalších parametrov. Napríklad rukoväť golfovej palice dosahuje rovnováhu „vysoká pevnosť hlavy + vysoká húževnatosť konca“ prostredníctvom gradientného návrhu vrstiev; čo sa týka vzhľadu, rôznymi technikami pletenia a povrchovými úpravami je možné vytvoriť rôzne textúry a farby, napríklad použitím atlasových dekoratívnych panelov z uhlíkovej vlákny vo vnútri automobilov na zvýšenie luxusného charakteru produktu.

4. Vynikajúca prispôsobivosť procesu a účinnosť formovania

Výrobky z uhlíkovej vlákna sú kompatibilné s viacerými procesmi formovania, čo vyhovuje rôznym potrebám od jednotlivých výrobkov na mieru až po sériovú výrobu. Pre štandardizované výrobky, ako sú dosky a rúrky, možno použiť extrúziu a navíjanie pri veľkoobjemovej výrobe. Rýchlosť extrúzie môže dosiahnuť 5–10 m/min a denná produkcia jednej linky môže prekročiť 1000 metrov; pre diely so zložitým tvarom (napríklad konštrukčné prvky lietadiel alebo automobilové dvere) možno použiť horúce lisovacie nádoby a procesy formovania s cyklom formovania len 20–60 minút, čo je vhodné pre rýchly tempom výroby v automobilovom priemysle; pre malé série vyrábané na objednávku (napríklad vysokorozpočtové športové vybavenie) možno použiť technológiu formovania vo vákuovom vaku, ktorá má nižšie náklady a stabilnú kvalitu formovania. Okrem toho je miera odpadu pri spracovaní výrobkov z uhlíkovej vlákna iba 5 % – 8 %, čo je výrazne nižšie ako 15 % – 20 % pri tradičnom spracovaní kovov, čím sa výrazne zníži plytvanie materiálom.

5. Diverzifikovaná funkčná rozšíriteľnosť

Okrem základných mechanických vlastností môžu produkty z uhlíkovej vlákny dosiahnuť bohaté funkčné vlastnosti a rozšíriť tak hranice použitia prostredníctvom kompozitnej modifikácie. Z hľadiska elektromagnetického clenenia vodivé produkty z uhlíkovej vlákny dokážu odcleniť viac ako 99 % elektromagnetického žiarenia a používajú sa na vojenské zariadenia a ochranné kryty 5G základňových staníc; z hľadiska tepelnej vodivosti a odvádzania tepla majú kompozitné produkty z uhlíkovej vlákny a kovu koeficient tepelnej vodivosti až 150 W/(m·K) a používajú sa ako chladiče CPU v elektronických zariadeniach; pri tlmení vibrácií je rýchlosť tlmenia vibrácií u produktov z uhlíkovej vlákny viac ako 10-krát vyššia než u ocele, čo môže znížiť prevádzkový hluk a opotrebovanie automobilových podvozkov a priemyselných strojov; z hľadiska prepustnosti pre X-lúče sa produkty z uhlíkovej vlákny dajú použiť ako ochranné platne v lekárskych prístrojoch, pričom poskytujú rovnováhu medzi ochranou a nízkou hmotnosťou.

6. Dlhodobá výhoda nákladov celého životného cyklu

Aj keď počiatočná nákupná cena výrobkov z uhlíkovej vlákny je relatívne vysoká (približne 10 až 20-násobok oproti oceli), výhoda z hľadiska celkových nákladov počas celej životnosti je významná. V oblasti koľajovej dopravy použitie komponentov karosérií z uhlíkovej vlákny umožňuje znížiť hmotnosť jednej karosérie o viac než 250 kg, čo ročne ušetrí približne 42 000 kWh elektrickej energie na vlak a v rámci desaťročného životného cyklu zníži celkové náklady o 30 %; V priemyselnom zariadení odolnosť výrobkov z uhlíkovej vlákny voči korózii predlžuje údržbový cyklus z 1 roka na 5 rokov, zníži čas výpadku zariadenia na údržbu o 40 % a zvýši výrobnú efektívnosť o 15 %; V leteckom priemysle znižovanie hmotnosti výrobkov z uhlíkovej vlákny spôsobuje nižšiu spotrebu paliva a nižšie náklady na prepravu. U lietadla Boeing 787 sa náklady na materiál vrátia do 5 rokov vďaka úsporám paliva spôsobeným znížením hmotnosti. Navyše termoplastové výrobky z uhlíkovej vlákny možno recyklovať a opätovne používať, pričom recyklované materiály zachovávajú viac ako 70 % svojich vlastností, čo ďalej znižuje náklady na suroviny.

Procesný predajný argument: presná kontrola a zvýšenie hodnoty od surovín až po hotový výrobok

Výnimočnosť výrobkov z uhlíkovej vlákny spočíva v presných výrobných procesoch a kontrole kvality vo všetkých fázach. Ich procesný systém nielen zabezpečuje konzistenciu výrobkov, ale aj optimalizovanú rovnováhu medzi výkonom a nákladmi, čo sa stáva kľúčovou podporou konkurencieschopnosti jednotlivých kategórií.

1. Základný formovací proces: diverzifikovaný technologický systém prispôsobený všetkým kategóriám

Formovací proces výrobkov z uhlíkovej vlákny je flexibilne zvolený na základe tvaru výrobku a požiadaviek na výkon, pričom štyri hlavné procesy pokrývajú viac ako 90 % výrobkových kategórií:

• Tažný formovací proces: hlavne sa používa na výrobu lineárnych profilov, ako sú platne a rúrky. Uhlové vlákno v podobe prepojenia alebo tkaniny je nepretržite ťahané do nádrže so živicou, kde sa impregnuje, a následne sa formuje a vytvrdzuje zahrievaním formy. Tento proces má mimoriadne vysokú výrobnú efektívnosť, pričom rýchlosť linky dosahuje 5–15 m/min a výrobky majú rovnomerné vlastnosti. Presnosť riadenia obsahu živice dosahuje ± 1 %, čo ho robí vhodným pre veľkovýrobu. Napríklad pri výrobnej linke uhlíkových rúrok denný výkon jednej linky dosiahne 2000 metrov a chyba rovnosti výrobku je ≤ 0,5 mm/m.
• Navíjací formovací proces: používa sa na výrobu valcových alebo rotačných výrobkov (ako sú tlakové nádoby, potrubia, raketové plášte), pri ktorých je preimpregnované uhlíkové vlákno navinuté vinovacím strojom okolo jadrového formy pod určitým uhlom a následne zohriate a vytvrdzované. Uhol vinutia možno presne riadiť (0 ° -90 °), čo umožňuje výrobku optimálne rozloženie pevnosti v osohom aj obvodovom smere. Napríklad po použití špirálového vinutia môže dosiahnuť trhavý tlak vysokotlakových plynových fliaš viac ako 80 MPa, čo je oveľa vyššie než u tradičných kovových plynových fliaš.
• Proces lisovania za tepla: vhodné pre diely s komplexným tvarom (napríklad interiérové autodiely a športový vybavenie), predimpregnované uhlíkové vlákno sa vloží do formy podľa požadovaných vrstiev a následne sa vytvrdzuje zahrievaním (120–180 ℃) a lisovaním (0,5–1,5 MPa). Tento proces má vysokú rozmernú presnosť s chybou ≤± 0,2 mm a umožňuje hromadnú výrobu. Jeden výrobný cyklus trvá 20–60 minút a práve tento postup sa používa pri výrobe uhlíkovo-ktorého zadného krídla Tesly.
• Proces lisovania za horúca: Používa sa na vysoko kvalitné konštrukčné komponenty v leteckej a vesmírnej technike (napríklad lietadlové krídla a trupové plášte), kedy sa predimpregnované uhlíkové vlákno vrství a umiestňuje do horúcej lisovej nádoby, kde sa vytvrdzuje vo vysokoteplotnom a vysokotlakovom prostredí (teplota 150–200 ℃, tlak 0,8–1,2 MPa). Tento proces zabezpečuje úplné preniknutie pryskyriča do vlákien, vnútorná chybovosť výrobku je nižšia ako 0,3 % a mechanické vlastnosti sú stabilné. Hlavné lietadlové modely spoločností Boeing a Airbus používajú tento postup pri výrobe kľúčových konštrukčných komponentov.

2. Kľúčové body riadenia procesu: päť základných článkov, ktoré určujú výkon produktu

Stabilita kvality výrobkov z uhlíkovej vlákny vyplýva z jemného riadenia celého výrobného procesu, pričom päť kľúčových článkov priamo určuje konečný výkon produktu:

• Výber surovín z uhlíkovej vlákny: Vyberte vhodné špecifikácie zväzku uhlíkovej vlákny a stupne modulu na základe požadovaného výkonu produktu. Pre letecké a vesmírne produkty zvoľte zväzky s vysokým modulom a malým počtom vlákien 40T alebo viac (1K–6K), pre priemyselné produkty zvoľte veľké zväzky 24T alebo menej (48K alebo viac); súčasne sa prísne testujú ukazovatele pevnosti, modulu, obsahu uhlíka a iné parametre uhlíkovej vlákny a nevyhovujúce suroviny sa prísne zakazuje zaradiť do výroby.
• Riadenie prípravy predimpregnovaného materiálu: Obsah živice a rovnomernosť predimpregnovanej materiálu priamo ovplyvňuje výkon výrobku. Pri príprave metódou horúcej vsakovania alebo rozpustného vsakovania sa obsah živice reguluje na 30 % – 50 % s odchýlkou ± 1 %; Používa sa vsakovacie zariadenie riadené počítačom, aby sa zabezpečilo rovnomerné pokrytie každého uhlíkového vlákna živicou a predišlo sa slabým miestam spôsobeným lokálnym nedostatkom lepiacej hmoty.
• Navrhovanie a realizácia usporiadania: Na základe analýzy zaťaženia výrobku sa navrhuje usporiadanie vrstiev, pri ktorom sa určuje smer vlákien, počet vrstiev a ich poradie. Napríklad nosná konštrukcia používa vrstvy usporiadané striedavo 0 °/90 °, nárazuvzdorná konštrukcia používa vrstvy ± 45 °; Proces usporiadania sa vykonáva pomocou automatického zariadenia na nanášanie s presnosťou ± 0,1 mm, čím sa zabráni posunutiu vlákien spôsobenému ručným nanášaním.
• Presná kontrola parametrov tvrdnutia: Nastavte teplotu, tlak a čas vytvrdzovania podľa typu pryskyriča. Termosetové pryskyriče vyžadujú kontrolu rýchlosti ohrevu (2-5 ℃/min), aby sa predišlo rýchlemu ohrevu a tvorbe bublín; sledujte stupeň vytvrdzovania v reálnom čase pomocou diferenciálnej skenovej kalorimetrie (DSC), aby sa zabezpečilo úplné vytvrdnutie pryskyriča bez prehriatia.
• Dokončovanie a kontrola kvality: Vyhotovený výrobok musí prejsť dokončovacími procesmi, ako je orezávanie a leštenie, aby sa zabezpečila presnosť rozmerov a hladkosť povrchu; každá dávka výrobkov musí byť testovaná na mechanické vlastnosti, ako je pevnosť v ťahu, pevnosť pri ohybe a rázová húževnatosť. Na zistenie vnútorných chýb sa používajú nedestruktívne testovacie metódy, ako je ultrazvukové testovanie a röntgenové skenovanie, pričom miera detekcie chýb dosahuje 99,9 %.

3. Trend inovácií procesov: Tri hlavné smerovania na podporu modernizácie kategórií

Priemysel naďalej zlepšuje výkon a nákladovú efektívnosť výrobkov z uhlíkovej vlákna prostredníctvom inovácií procesov, pričom tri hlavné smeri inovácií určujú vývoj tejto kategórie:

• Automatizácia a inteligentná výroba: Zavedenie priemyselných robotov, AI systémov vizuálnej kontroly a technológie digitálneho dvojčaťa umožňuje plnú automatizáciu procesu od triedenia surovín, vrstvenia, spracovania až po kontrolu. Napríklad rýchlosť navíjania automatického navíjacieho stroja je 10-krát vyššia než pri ručnej manipulácii a systém AI detekcie dokáže v reálnom čase identifikovať chyby ako nesprávne usporiadanie vlákien alebo chýbajúci lepidlo, čím sa znížia chyby konzistencie produktu na ± 0,1 mm.
• Výskum a vývoj nízkonákladových procesov: Vyvíjanie technológie formovania veľkých snopov uhlíkových vlákien, procesu bezrozpúšťadlového predimpregnovania a systému rýchlo tuhnúcej pryskyriče na zníženie výrobných nákladov. Cena veľkých snopov uhlíkových vlákien je len tretinová až pätinová oproti malým snopom a náklady na výrobu lopatiek veterných turbín pomocou veľkých snopov sa znížia o 40 %; rýchlo tuhnúca pryskyrica skracuje formovací cyklus na menej ako 10 minút, čím sa zvyšuje výrobná efektívnosť.
• Aplikácia zelenej recyklačnej technológie: Podpora technológií recyklácie a opätovného použitia termoplastových produktov z uhlíkových vlákien, dosiahnutie recyklácie surovín cez roztavenie a preformovanie a dosiahnutie miery recyklácie vyššej ako 80 %; vývoj kompozitného procesu biologických pryskyríc s uhlíkovými vláknami, zníženie závislosti od ropy ako suroviny a zníženie emisií VOC o viac ako 90 %, v súlade so smerovaním zelenej výroby.