फाइबर से उत्पाद तक - कार्बन फाइबर की गहरी समझ
पहले कार्बन फाइबर को जानें
कार्बन फाइबर 95% से अधिक की कार्बन सामग्री के साथ एक फाइबर सामग्री है। इसमें उत्कृष्ट यांत्रिक, रासायनिक, विद्युत और अन्य उत्कृष्ट गुण हैं। यह "नई सामग्रियों का राजा" और एक रणनीतिक सामग्री है जिसमें सैन्य और नागरिक विकास की कमी है। "ब्लैक गोल्ड" के रूप में जाना जाता है।
वह, जिसे महान सामग्री के रूप में जाना जाता है
बहुत सारा पैसा, एक इंच सोना
वह ड्रैग रेसिंग पार्टी का हथियार है और सामग्री उद्योग में "अंधेरे घोड़ा" है
वह कार्बन फाइबर है
हर कोई जो देखता है वह कार्बन फाइबर की उत्पादन लाइन है
मेरे देश के पूरी तरह से स्वतंत्र अनुसंधान और 100 टन T1000 कार्बन फाइबर उत्पादन लाइन के विकास
पतला कार्बन फाइबर
इसे कैसे बनाया जाता है?
कार्बन फाइबर उत्पादन प्रक्रिया प्रौद्योगिकी अब तक विकसित हुई है और परिपक्व हो गई है। कार्बन फाइबर समग्र सामग्री के निरंतर विकास के साथ, यह जीवन के सभी क्षेत्रों द्वारा अधिक से अधिक इष्ट है, विशेष रूप से विमानन, ऑटोमोबाइल, रेल, पवन ऊर्जा ब्लेड, आदि की मजबूत वृद्धि और इसकी ड्राइविंग भूमिका, कार्बन फाइबर उद्योग का विकास। संभावनाएं और भी व्यापक हैं।
कार्बन फाइबर उद्योग श्रृंखला को अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम में विभाजित किया जा सकता है। अपस्ट्रीम आमतौर पर कार्बन फाइबर-विशिष्ट सामग्री के उत्पादन को संदर्भित करता है; डाउनस्ट्रीम आमतौर पर कार्बन फाइबर अनुप्रयोग घटकों के उत्पादन को संदर्भित करता है। अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम के बीच की कंपनियां उन्हें कार्बन फाइबर उत्पादन प्रक्रिया में उपकरण प्रदाताओं के रूप में सोच सकती हैं। जैसा कि चित्र में दिखाया गया है:
कार्बन फाइबर उद्योग श्रृंखला के अपस्ट्रीम में, कच्चे रेशम से कार्बन फाइबर तक की पूरी प्रक्रिया को ऑक्सीकरण भट्ठी, कार्बोनाइजेशन फर्नेस, ग्राफिटाइजेशन फर्नेस, सतह उपचार, आकार और अन्य प्रक्रियाओं के माध्यम से जाने की आवश्यकता होती है। कार्बन फाइबर का प्रभुत्व फाइबर संरचना।
कार्बन फाइबर उद्योग श्रृंखला का अपस्ट्रीम पेट्रोकेमिकल उद्योग से संबंधित है, जो मुख्य रूप से कच्चे तेल के शोधन, क्रैकिंग, अमोनिया ऑक्सीकरण और अन्य प्रक्रियाओं के माध्यम से एक्रिलोनिट्राइल प्राप्त करता है; कार्बन फाइबर उद्यम मुख्य रूप से एक्रिलोनिट्राइल से बने कच्चे माल को पॉलिमराइज करके पॉलीएक्रिलोनिट्राइल उत्पन्न करते हैं, और फिर पॉलीएक्रिलोनिट्राइल प्राप्त करने के लिए इसे स्पिन करते हैं। पॉलीएक्रिलोनिट्राइल अग्रदूत फाइबर, कार्बन फाइबर को अग्रदूत फाइबर को पूर्व-ऑक्सीकरण और कार्बोनाइज करके प्राप्त किया जाता है, और कार्बन फाइबर समग्र सामग्री को आवेदन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए कार्बन फाइबर और उच्च गुणवत्ता वाले राल को संसाधित करके प्राप्त किया जाता है।
कार्बन फाइबर की उत्पादन प्रक्रिया में मुख्य रूप से शामिल हैं: ड्राइंग, ड्राइंग, स्थिरीकरण, कार्बोनाइजेशन और ग्रेफाइटाइजेशन। जैसा कि चित्र में दिखाया गया है:
ड्राइंग: यह कार्बन फाइबर की उत्पादन प्रक्रिया में पहला कदम है। यह मुख्य रूप से कच्चे माल को तंतुओं में अलग करता है, जो एक भौतिक परिवर्तन है। इस प्रक्रिया के दौरान, कताई तरल और जमावट तरल के बीच बड़े पैमाने पर हस्तांतरण और गर्मी हस्तांतरण, और अंत में पैन वर्षा। फिलामेंट्स एक जेल संरचना बनाते हैं।
मसौदा तैयार करना: उन्मुख फाइबर के खींचने के प्रभाव के साथ संयोजन के रूप में संचालित करने के लिए 100 से 300 डिग्री के तापमान की आवश्यकता होती है। यह उच्च मापांक, उच्च सुदृढीकरण, डेन्सिफिकेशन और पैन फाइबर के शोधन में भी एक महत्वपूर्ण कदम है।
स्थिरता: थर्मोप्लास्टिक पैन रैखिक मैक्रोमोलेक्यूलर श्रृंखला को 400 डिग्री पर हीटिंग और ऑक्सीकरण की विधि द्वारा एक गैर-प्लास्टिक गर्मी-प्रतिरोधी ट्रेपोज़ॉइडल संरचना में बदल दिया जाता है, ताकि यह उच्च तापमान पर गैर-पिघलने और गैर-ज्वलनशील हो, फाइबर आकार को बनाए रखता है, और थर्मोडायनामिक्स एक स्थिर स्थिति में है।
कार्बोनाइजेशन: पैन में 1,000 से 2,000 डिग्री के तापमान पर गैर-कार्बन तत्वों को बाहर निकालना आवश्यक है, और अंत में 90% से अधिक की कार्बन सामग्री के साथ टर्बोस्ट्रेटिक ग्रेफाइट संरचना के साथ कार्बन फाइबर उत्पन्न करना आवश्यक है।
ग्रेफाइटाइजेशन: अनाकार और टर्बोस्ट्रेटिक कार्बोनाइज्ड सामग्रियों को त्रि-आयामी ग्रेफाइट संरचनाओं में परिवर्तित करने के लिए 2,000 से 3,000 डिग्री के तापमान की आवश्यकता होती है, जो कार्बन फाइबर के मापांक में सुधार करने के लिए मुख्य तकनीकी उपाय है।
कच्चे रेशम उत्पादन प्रक्रिया से तैयार उत्पाद तक कार्बन फाइबर की विस्तृत प्रक्रिया यह है कि पैन कच्चे रेशम का उत्पादन पिछले कच्चे रेशम उत्पादन प्रक्रिया द्वारा किया जाता है। तार फीडर की गीली गर्मी द्वारा पूर्व-ड्राइंग के बाद, इसे क्रमिक रूप से ड्राइंग मशीन द्वारा पूर्व-ऑक्सीकरण भट्ठी में स्थानांतरित किया जाता है। पूर्व-ऑक्सीकरण भट्ठी समूह में विभिन्न ढाल तापमान पर बेक किए जाने के बाद, ऑक्सीकरण फाइबर का गठन किया जाता है, अर्थात, पूर्व-ऑक्सीकरण फाइबर; पूर्व-ऑक्सीकरण फाइबर मध्यम तापमान और उच्च तापमान कार्बोनाइजेशन भट्टियों से गुजरने के बाद कार्बन फाइबर में बनते हैं; कार्बन फाइबर को तब कार्बन फाइबर उत्पादों को प्राप्त करने के लिए अंतिम सतह उपचार, आकार, सुखाने और अन्य प्रक्रियाओं के अधीन किया जाता है। . निरंतर तार खिला और सटीक नियंत्रण की पूरी प्रक्रिया, किसी भी प्रक्रिया में थोड़ी सी समस्या स्थिर उत्पादन और अंतिम कार्बन फाइबर उत्पाद की गुणवत्ता को प्रभावित करेगी। कार्बन फाइबर उत्पादन में एक लंबी प्रक्रिया प्रवाह, कई तकनीकी प्रमुख बिंदु और उच्च उत्पादन बाधाएं हैं। यह कई विषयों और प्रौद्योगिकियों का एकीकरण है।
उपरोक्त कार्बन फाइबर का निर्माण है, आइए एक नज़र डालें कि कार्बन फाइबर का उपयोग कैसे किया जाता है!
कार्बन फाइबर उत्पादों का प्रसंस्करण
1. काटना
प्रीप्रेग को माइनस 18 डिग्री पर कोल्ड स्टोरेज से बाहर निकाला जाता है। जागृति के बाद, पहला कदम स्वचालित काटने की मशीन पर सामग्री आरेख के अनुसार सामग्री को सटीक रूप से काटना है।
2. फ़र्श
दूसरा चरण बिछाने के उपकरण पर प्रीप्रेग रखना है, और डिजाइन आवश्यकताओं के अनुसार विभिन्न परतें बिछाना है। सभी प्रक्रियाओं को लेजर पोजिशनिंग के तहत किया जाता है।
3. गठन
एक स्वचालित हैंडलिंग रोबोट के माध्यम से, प्रीफॉर्म को संपीड़न मोल्डिंग के लिए मोल्डिंग मशीन में भेजा जाता है।
4. काटना
बनाने के बाद, वर्कपीस को वर्कपीस की आयामी सटीकता सुनिश्चित करने के लिए काटने और डिबरिंग के चौथे चरण के लिए काटने वाले रोबोट वर्कस्टेशन में भेजा जाता है। इस प्रक्रिया को सीएनसी पर भी संचालित किया जा सकता है।
5. सफाई
पांचवां चरण रिलीज एजेंट को हटाने के लिए सफाई स्टेशन पर सूखी बर्फ की सफाई करना है, जो बाद में गोंद कोटिंग प्रक्रिया के लिए सुविधाजनक है।
6. गोंद
छठा कदम ग्लूइंग रोबोट स्टेशन पर संरचनात्मक गोंद लागू करना है। ग्लूइंग स्थिति, गोंद की गति और गोंद आउटपुट सभी सटीक रूप से समायोजित किए जाते हैं। धातु के हिस्सों के साथ संबंध का एक हिस्सा रिवेटेड है, जो रिवेटिंग स्टेशन पर किया जाता है।
7. विधानसभा निरीक्षण
गोंद लागू होने के बाद, आंतरिक और बाहरी पैनलों को इकट्ठा किया जाता है। गोंद ठीक होने के बाद, कुंजी छेद, बिंदुओं, रेखाओं और सतहों की आयामी सटीकता सुनिश्चित करने के लिए नीली रोशनी का पता लगाया जाता है।
कार्बन फाइबर को संसाधित करना अधिक कठिन है
कार्बन फाइबर में कार्बन सामग्री की मजबूत तन्यता ताकत और फाइबर की नरम प्रक्रियाशीलता दोनों होती है। कार्बन फाइबर उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों के साथ एक नई सामग्री है।
कार्बन फाइबर सीएफआरपी की ताकत ग्लास फाइबर जीएफआरपी की तुलना में काफी अधिक है
कार्बन फाइबर और हमारे सामान्य स्टील को उदाहरण के रूप में लें, इन दो चित्रों की तुलना करें, कार्बन फाइबर की ताकत लगभग 400 से 800 एमपीए है, जबकि साधारण स्टील की ताकत 200 से 500 एमपीए है। क्रूरता को देखते हुए, कार्बन फाइबर और स्टील मूल रूप से समान हैं, और कोई स्पष्ट अंतर नहीं है।
कार्बन फाइबर में अधिक ताकत और हल्का वजन होता है, इसलिए कार्बन फाइबर को नई सामग्रियों का राजा कहा जा सकता है। इस लाभ के कारण, कार्बन फाइबर प्रबलित कंपोजिट (सीएफआरपी) के प्रसंस्करण के दौरान, मैट्रिक्स और फाइबर में जटिल आंतरिक बातचीत होती है, जिससे उनके भौतिक गुण धातुओं से अलग होते हैं। सीएफआरपी का घनत्व धातुओं की तुलना में बहुत छोटा है, जबकि ताकत अधिकांश धातुओं की तुलना में अधिक है। सीएफआरपी की असमरूपता के कारण, फाइबर पुल-आउट या मैट्रिक्स फाइबर टुकड़ी अक्सर प्रसंस्करण के दौरान होती है; सीएफआरपी में उच्च गर्मी प्रतिरोध और पहनने का प्रतिरोध होता है, जो प्रसंस्करण के दौरान उपकरणों पर इसे अधिक मांग करता है, इसलिए उत्पादन प्रक्रिया में बड़ी मात्रा में काटने की गर्मी उत्पन्न होती है, जो उपकरण पहनने के लिए अधिक गंभीर है।
इसी समय, इसके आवेदन क्षेत्रों के निरंतर विस्तार के साथ, आवश्यकताएं अधिक से अधिक नाजुक होती जा रही हैं, और सामग्री की प्रयोज्यता और सीएफआरपी के लिए गुणवत्ता आवश्यकताओं की आवश्यकताएं अधिक से अधिक कठोर होती जा रही हैं, जिससे प्रसंस्करण लागत भी बढ़ जाती है।
कार्बन फाइबर बोर्ड का प्रसंस्करण
कार्बन फाइबर बोर्ड के ठीक होने और बनने के बाद, सटीक आवश्यकताओं या असेंबली आवश्यकताओं के लिए काटने और ड्रिलिंग जैसे पोस्ट-प्रोसेसिंग की आवश्यकता होती है। काटने की प्रक्रिया मापदंडों, गहराई काटने आदि की समान स्थितियों के तहत, विभिन्न सामग्रियों, आकारों और आकृतियों के उपकरण और ड्रिल का चयन करने के बहुत अलग प्रभाव होंगे। इसी समय, उपकरण और ड्रिल की ताकत, दिशा, समय और तापमान जैसे कारक भी प्रसंस्करण परिणामों को प्रभावित करेंगे।
पोस्ट-प्रोसेसिंग प्रक्रिया में, डायमंड कोटिंग और एक ठोस कार्बाइड ड्रिल बिट के साथ एक तेज उपकरण चुनने का प्रयास करें। उपकरण और ड्रिल बिट का पहनने का प्रतिरोध स्वयं प्रसंस्करण की गुणवत्ता और उपकरण के सेवा जीवन को निर्धारित करता है। यदि उपकरण और ड्रिल बिट पर्याप्त तेज नहीं हैं या अनुचित तरीके से उपयोग किए जाते हैं, तो यह न केवल पहनने और आंसू में तेजी लाएगा, उत्पाद की प्रसंस्करण लागत में वृद्धि करेगा, बल्कि प्लेट को नुकसान भी पहुंचाएगा, प्लेट के आकार और आकार को प्रभावित करेगा और प्लेट पर छेद और खांचे के आयामों की स्थिरता। सामग्री के स्तरित फाड़ का कारण बनता है, या यहां तक कि ब्लॉक पतन भी होता है, जिसके परिणामस्वरूप पूरे बोर्ड को खत्म कर दिया जाता है।
कार्बन फाइबर शीट ड्रिल करते समय, गति जितनी तेज होगी, प्रभाव उतना ही बेहतर होगा। ड्रिल बिट्स के चयन में, पीसीडी 8 फेस एज ड्रिल बिट का अद्वितीय ड्रिल टिप डिज़ाइन कार्बन फाइबर शीट के लिए अधिक उपयुक्त है, जो कार्बन फाइबर शीट में बेहतर प्रवेश कर सकता है और प्रदूषण के जोखिम को कम कर सकता है
मोटी कार्बन फाइबर शीट काटते समय, बाएं और दाएं पेचदार किनारे के डिजाइन के साथ एक डबल-धार संपीड़न मिलिंग कटर का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है। इस तेज काटने के किनारे में ऊपरी और निचले दोनों काटने वाले पेचदार सुझाव होते हैं, जो काटने के दौरान उपकरण के अक्षीय बल को ऊपर और नीचे संतुलित करते हैं। , यह सुनिश्चित करने के लिए कि परिणामी काटने के बल को सामग्री के आंतरिक पक्ष में निर्देशित किया जाता है, ताकि स्थिर काटने की स्थिति प्राप्त की जा सके और सामग्री के प्रदूषण की घटना को दबाया जा सके। "अनानास एज" राउटर के ऊपरी और निचले हीरे के आकार के किनारों का डिजाइन कार्बन फाइबर शीट को भी प्रभावी ढंग से काट सकता है। इसकी गहरी चिप बांसुरी काटने की प्रक्रिया के दौरान चिप्स के निर्वहन के माध्यम से बड़ी मात्रा में काटने की गर्मी को दूर कर सकती है, ताकि कार्बन फाइबर को नुकसान से बचा जा सके। शीट गुण।
