EN
Anlayış Karbon lif doku Tərkibi
Əsas Materiallar: Polimerdən Karbona
Karbon lifli parça öz həyatına olduqca yaxşı xammalla başlayır, əsasən polyakrilonitril və ya qısa olaraq PAN, eləcə də pitch ilə. Burada ən vacib məsələ bu liflərin hazırlanmasında nəyin istifadə olunduğudur, çünki bu, son məhsulun necə olacağını müəyyən edir. Hazırda bazarın çox hissəsini təşkil edən karbon lifi tamamilə PAN materialından hazırlanır və istehsalın təqribən 90% -ni təşkil edir. Digər 10%? Bu hissədə pitch və köhnə üsullarla hazırlanmış rayon işə düşür. İstehsalçılar başlanğıc materiallarını seçərkən keyfiyyət parça möhkəmliyi, işlədikdə sərtliyi və istilik təzyiqinə davamlılığı kimi amillər üçün dünyanı dəyişdirə bilər. Bu əsas tikinti bloklarının seçilməsi müxtəlif tətbiq sahələrində əldə edilən nəticələr üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir.
Polimerləri karbona çevirərkən hər addımı mükəmməl etmək vacibdir. Məsələn, karbonlaşdırma prosesini götürək. PAN-dan (poliakrilonitril) karbon lifi istehsal edərkən istehsalçılar materialı yüksək temperaturda, oksigensiz mühitdə qızdırırlar. Bu proses karbon olmayan bütün maddələri buxarlandırarkən, liflərin istənilən xassələrini saxlayır. Bu intensiv emal prosesindən sonra gələn mərhələdə liflərə emal və ölçüləndirmə (sizinqləmə) tətbiq edilir ki, onlar parça halına gətiriləndə daha yaxşı yapışsınlar. Maraqlı bir məqam: əgər başlanğıc materialı keyfiyyətsizdirsə, sonrakı bütün proseslər pozulur. Buna görə də ciddi istehsalçılar istehsalatlarında yalnız yüksək keyfiyyətli xammal istifadə etməyə diqqət edirlər. Daha yaxşı giriş materialları daha möhkəm və etibarlı nəticə verir karbon lif doku nəticədə.
Rolu Karbon Lif Kəsisi Struktur
Karbon lifli parçanın strukturu nəzəri cəhətdən mexaniki xüsusiyyətlərini və istifadə sahələrini müəyyən edir. Üç əsas tip mövcuddur: bir istiqamətli, toxunmuş və toxunmamış konfiqurasiyalar, hər biri müəyyən məqsədlər üçün fərqli xüsusiyyətlər təqdim edir. Bir istiqamətli karbon lifində, bütün möhkəm liflər yalnız bir istiqamətə yönəldilmişdir. Bu, həmin ox boyunca böyük güc təmin edir, lakin əgər biri çox istiqamətli gücə ehtiyac duyursa, onda bir neçə oriyentasiyanı birlikdə qatlamalıdır. Toxunmuş versiyalar isə lifləri müxtəlif naxışlarda, məsələn, sadə toxuma, tviil toxuma və ya satin toxuma şəklində kəsişdirərək işi irəli aparır. Bu materiallar eyni anda iki istiqamətdə möhkəmlik göstərməklə yanaşı, həm də təyyarələrin xarici hissələrində və ya idman avtomobillərinin karboçkalarında olduqca yaxşı görünür.
Tədqiqatçıların müəyyən etdiyi kimi, parçanın necə hazırlanması onun nə qədər möhkəm və elastik olacağını birbaşa təsirləyir. Məsələn, toxunmuş parçalara baxaq, onlarda liflər müxtəlif istiqamətlərdə gedir ki, bu da onlara möhkəmlik və elastiklik arasında yaxşı balans verir. Bu səbəbdən onlar məsələn, təyyarə hissələri və ya avtomobil komponentləri kimi mürəkkəb formalar üçün əlverişlidir. Digər tərəfdən, bəzi kosmik hissələr kimi müəyyən bir istiqamətdə maksimum möhkəmlik lazım olduqda, istiqamətləndirilmiş strukturlar ən yaxşı iş görür. Karbon lifli parçanın düzgün növünü seçmək yalnızca sənəd üzərində düzgün görünən şeyi seçmək deyil. Müxtəlif sənaye sahələri müxtəlif performans xarakteristikaları tələb edir, buna görə də bu seçim düzgün etmək istehsal xərclərindən tutmuş bir çox sektorda son məhsul keyfiyyətinə qədər hər şeyi təsirləyir.
Karbon Fibrlərdən Örtü İstehsal Süreci
İlkin Materiallar və Oksidasiya
Karbon təbəqəli parçanın hazırlanması, oksidləşmə zamanı liflərin sabitliyini saxlamaq üçün çox vacib olan düzgün başlanğıc materiallarını hazırlamaqla başlayır. Əksər istehsalçılar PAN (polyakrilonitril) və ya pixin əsasında olan materiallardan istifadə edirlər. Bu materialları real karbon liflərinə çevirməzdən əvvəl onlarla çox iş aparılmalıdır. Bütün bu proses oksidləşmə adı verilən mərhələdən keçir, burada müəyyən kimyəvi maddələr növbəti addımlarda hər şeyin saxlanmasını təmin edir. Burada baş verən əslində sadədir – karbon olmayan atomlar sadəcə xaric edilir və möhkəm karbon strukturu geridə qalır. Ümumiyyətlə, materialı ozon qazına məruz qoymaq və ya sadəcə hər addımın nə qədər davam edəcəyini nəzarət altında saxlayaraq adi havada saxlamaq kimi üsullardan istifadə edilir ki, beləliklə son məhsul yaxşı işləsin və asan dağılmasın.
Karbonizasiya və Grafitizasiya
Stabilizasiyadan sonra liflər karbonlaşmaya uğrayır, bu əsasən onların həqiqətən də karbona çevriləcəyi yüksək temperaturlara qədər qızdırılması deməkdir. Bu proses təxminən 1000 selsi dərəcədən 3000 selsi dərəcəyə qədər temperaturlarda baş verir. Bu qədər yüksək temperaturlarda karbon olmayan əksər maddələr yanır və nəticədə əsasən təmiz karbon lifləri qalır. Bəzi liflər sonradan qrafitləşmə adlanan başqa bir mərhələdən keçə bilər, burada onlar 3000 dərəcədən daha yüksək temperaturda qızdırılır. Bu əlavə qızdırma materialda daha möhkəm və davamlı hala gətirən bəzi struktur dəyişikliklərinə səbəb olur. Bütün bu prosesin nə qədər yaxşı işlədiyi hər mərhələdə işlərin nəzarət altında saxlanılmasından asılıdır. İstehsalçılar bu temperatur həssas addımların hər hansı birini düzgün yerinə yetirməsələr, bu son karbon lifli parçanın keyfiyyətinə ciddi təsir göstərə bilər.
Karbon Lif Dokuması Üçün Örüm Texnikaları
Karbohidrat lifi parçalarının toxunması bir neçə fərqli formada olur, hər biri müəyyən məqsədlər və material keyfiyyətləri üçün nəzərdə tutulmuşdur. Əsas növləri sadə, tviil və satin toxuculuqlardır və hamısı bükülmə, möhkəmlik və ümumi möhkəmlik baxımından özünəməxsus üstünlüklər gətirir. Sadə toxuculuq ümumi mexaniki xassələrin bərabər paylanmasına imkan verir. Tviil toxuculuğu isə materialın daha çevik olmasını təmin edir, buna görə də istehsalçılar çox vaxt mürəkkəb formalı və detallı naxışlar üçün bu növ toxuculuğu seçirlər. Satin toxuculuq isə çox hamar səthlər yaratması və materialın asanlıqla bükülməsinə imkan verdiyi üçün seçilir, buna görə də görünüşün ən vacib olduğu yerlərdə yaxşı işləyir. Sənaye tədqiqatları düzgün toxuculuğun seçilməsinin həm istehsal xərclərində, həm də son məhsulun performansında böyük fərq yarada biləcəyini göstərir. Bu səbəbdən şirkətlər öz ehtiyaclarına ən çox uyğun toxuculuq növünü müəyyən etmək üçün çox vaxt sərf edirlər.
Üçdüzlü və Örülmüş Karbon Fibra Plaqat Stilleri
Yarım istiqamətli və toxunmuş karbon lifli lövhələr arasındakı əsas fərq onların necə hazırlanmasında və hansı işləri yerinə yetirəcəyindədir. Yarım istiqamətli lövhələrdə bütün karbon lifləri bir istiqamətdə düzülür və bu da onlara həmin istiqamətdə möhkəmlik və bərklik verir. Bu cür lövhələr, məsələn, yalnız bir bucaqdan gələn böyük təsirlərə dözümlü olan təyyarə hissələri üçün mükəmməl seçimdir. Digər tərəfdən, toxunmuş karbon lifi eyni lifləri götürüb onları müəyyən bucaqlarda, adətən 0/90 dərəcə və ya bəzən 45 dərəcəli çarpaz naxışlarla bir-birinə toxuyur. Bu isə stressin müxtəlif istiqamətlərdən təsir etdiyi zaman möhkəmlik göstərən material yaradır. Avtomobil sənayesi bu cür karbon lifdən maşın gövdələrinin qurulmasında istifadə edir ki, bu da onlara ön- arxa və yan tərəflərə doğru möhkəmlik verir. Gəmi binaçıları da dənizdə dalğaların müxtəlif bucaqlardan təsir etdiyi hallarda gəmilər üçün toxunmuş karbon lifdən istifadə edirlər.
Bu müxtəlif üslubların mexaniki xarakteristikaları da olduqca fərqlidir. Bir istiqamətli lövhələrə baxdığımızda onların lif istiqamətində çox güclü dartı və əyilmə müqaviməti göstərdiyini görərik. Bu da onları bir xüsusi istiqamətdə maksimum möhkəmlik tələb olunan hallarda əlverişli edir. Ancaq burada bir çatışmazlıq var - əgər təzyiq kənar və ya diaqonal istiqamətdən gələrsə, onlar çox zəifləyir. Buna qarşın toxunmuş lövhələr fərqli bir hekayə danışır. Onlar heç bir istiqamətdə eyni qədər güclü deyillər, lakin bir istiqamətli gücdəki çatışmazlığı bir neçə istiqamətdə tarazlı vəziyyətdə performansla ödəyirlər. Belə çoxtərəfli xüsusiyyət onlara müxtəlif gərginlik şəraitinə daha yaxşı davam gətirməyə kömək edir. Ən təcrübəli mühəndislər adətən strukturların xüsusi xəttlərdə istisnai möhkəmlik tələb etdiyi hallarda bir istiqamətli materialları seçirlər, əks halda isə yüklərin birdən çox istiqamətdən təsadüfi şəkildə təsir etdiyi tətbiqlərdə toxunmuş variantlar üstünlük təşkil edir.
Karbid Lifli Hibridlər
Karbon lifli yapışdırıcılarla istehsal olunan hibrid parçalar irəliləmiş istehsal sahəsində daha vacib hala gəlir. Bu materiallar karbon lifləri ilə digər maddələri birləşdirərək ümumi performans göstəricilərini artırır. Ən son yapışdırıcı texnologiyaları karbon lifləri ilə müxtəlif əsas materiallar arasında daha yaxşı yapışma imkanı yaradır. Bu da son məhsulun daha çox yüklənməyə dözümlü olması və çəkini daha bərabər paylamasına imkan verir. Karbon lifli yapışdırıcıların bu qədər qiymətli olmasının səbəbi onların istehsal xərcləri və səmərəliliyə təsiridir. Onlar istehsal zamanı karbon liflərini mürəkkəb toxuma strukturlarına daxil etməyi çox asanlaşdırır. Bu sadələşdirilmiş yaradım mühəndislərin möhkəmlik saxlanarkən qeyri-adi dərəcədə yüngül kompozit toxumalar yaratmasına imkan verir. Bu xassələr onları çəkinin azalmasının birbaşa yanacaq səmərəliliyinə çevrildiyi aviatsiya komponentləri üçün ideal edir.
Hava kosmik və avtomobil istehsalçıları hibrid toxucu materiallardan istifadəni artırmağa başlayıblar, çünki onlar ənənəvi materiallardan daha yaxşı nəticələr verirlər. Təyyarələr və kosmik gəmilər üçün bu kompozit materiallar möhkəmliyi ilə seçilir və eyni zamanda yüngül olmaqla əlavə kütlə əlavə etmir. Onlar həmçinin zamanla dağılmadan qətib keçməyə davamlı olan zəruri şəraitə dözümlüdür. Avtomobil istehsalçıları onları eyni dərəcədə qiymətli hesab edirlər, çünki onlar çatlamadan əyilə bilir və standart variantlara nisbətən təsirləri daha yaxşı udurlar. Bu, hələ də qənaətli yanacaq istehlakı standartlarını yerinə yetirməli olan daha təhlükəsiz avtomobillərin hazırlanmasında çox əhəmiyyətlidir. Daha çox şirkət müxtəlif sektorlarda hibrid toxucu material texnologiyası ilə təcrübələr keçirdikcə biz həqiqi dünyada təyyarə komponentlərindən yarış maşınlarının korpuslarına qədər hər şeydə real yaxşılaşmalar müşahidə edirik. Bu materialların çoxtərəfliyi mühəndislərin indi artıq bir neçə il əvvəl imkansız görünən problemləri həll edə biləcəyi anlamına gəlir.
Karbid lif dəftəri nin əsas xüsusiyyətləri
Güclü-Ağırlıq Nisbəti Üstünlüyü
Güclülük və çəki nisbətinə gəldikdə, karbon lifli parça köhnə mələz metallar kimi materiallardan daha fərqlənir. Karbon lifi nəyə görə belə xüsusi sayılır? Əslində, bu material poladın təxminən beş dəfəsi qədər möhkəmdir, lakin çəkisi əhəmiyyətli dərəcədə azdır, bu da istehsalçılar üçün həm möhkəm, həm də yüngül material axtarışı zamanı ən vacib amillərdən birinə çevrilir. Laboratoriyalarda aparılan testlər karbon lifinin çəki artımı olmadan təzyiqə davam gətirdiyini təsdiqləmişdir. Hər ons çəkinin önəmli olduğu sektorda bu material inqilabi dəyişikliyə səbəb olmuşdur. Məsələn, təyyarələrə gəldikdə, aviasiya şirkətləri karbon lifli hissələrə keçdikdə ümumi çəkini azalda bilir, bu da yanacaq sərfiyyatının azalmasına və uzun məsafələrə uçuş imkanına kömək edir. Yer üzündə isə avtomobil istehsalçıları da eyni faydaları müşahidə edir. Karbon lif komponentlərindən istifadə edilən avtomobillər tez-tez orijinal çəkisinin təxminən yarısını itirir və bu da təxminən 35% yaxşılaşmış yanacaq səmərəliliyinə çevrilir, lakin sərnişinlərin təhlükəsizliyi saxlanılır. Bu rəqəmlər Energy.gov tərəfindən təsdiqlənmişdir, lakin faktiki nəticələr materialın istifadə olunma üsulundan asılı olaraq fərqlənə bilər.
İşıq və Elektrik Keçirdiciliyi
Karbon təbəqəsinin digər adi izolyasiya materialları ilə müqayisədə istiliyi necə yaxşı keçirdiyi seçilir. Əksər izolyatorlar istilik keçiriciliyini blok edərək işləyir, lakin karbon təbəqəsi istiliyi səmərəli şəkildə yayır. Bu xüsusiyyət onu temperaturun çox yüksək olduğu hallarda temperaturun idarə edilməsi üçün əlverişli edir. Material uzun müddət yüksək istiliyə məruz qalmağa davam gətirə bilmədiyindən belə istehsalat sahələrində və sənaye tətbiqlərində istifadəsi genişdir. Digər maraqlı xüsusiyyəti isə elektrik keçiriciliyidir. Bu yalnız nəzəri məsələ deyil. Elektronika şirkətləri artıq elektrik cərəyanını itkisiz şəkildə daşımaq üçün lazım olan hissələri hazırlamaq üçün karbon təbəqədən istifadə edirlər. Bəzi həqiqi dünya testləri də dəstəkləyici olaraq karbon təbəqənin dövriyyə lövhələrinə və qoşulma nöqtələrinə daxil edilməsinin siqnal bütövlüyünü yaxşılaşdırdığını və enerji itkisinin azalmasında müsbət təsir göstərdiyini nümayiş etdirib.
Kimyəvi müqavimət və dayanıqlıq
Karbon fiberli parça digər sənaye kimyəvi maddələrinə və həlledicilərə davamlı olduğu üçün seçilir, bu da onun xidmət müddətini artırır. Materiallar bu kimyəvi maddələrə davam göstərdikdə, uzun müddətli istifadədə pul qənaət etməyə kömək edir, xüsusilə digər materialları parçalayan maddələrlə təmasda olan çətin şəraitdə. Tikinti sahələri və zavodlar bu xassəni xüsusilə faydalı hesab edirlər, çünki onların avadanlıqları gündən-günə çox ağır şəraitə məruz qalır. Tədqiqatlar göstərir ki, karbon fiber ciddi korroziya törədən vəziyyətlərdə belə formasını və möhkəmliyini saxlayır. Kimyəvi maddələrə davamlılığı, həmçinin möhkəmliyi və istiliyə davamlılığı ilə birləşdirdikdə, müxtəlif sənaye sahələrinin illərdir davamlı material tələb etdiyi layihələrdə karbon fiber parça istifadəsinin səbəbi aydın olur.
