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Kohlefaser ist ein Fasermaterial mit einem Kohlenstoffgehalt von über 95 %. Es verfügt über hervorragende mechanische, chemische, elektrische und andere hervorragende Eigenschaften. Es ist der „König der neuen Materialien“ und ein strategisches Material, das in der militärischen und zivilen Entwicklung fehlt. Bekannt als „Schwarzes Gold“.

Die Produktionslinie für Kohlefaser ist wie folgt:

Wie wird die schlanke Kohlefaser hergestellt?

Die Technologie zur Herstellung von Kohlefasern hat sich weiterentwickelt und ist ausgereift. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Kohlefaserverbundwerkstoffen erfreuen sie sich in allen Bereichen zunehmender Beliebtheit, insbesondere aufgrund des starken Wachstums in der Luftfahrt, im Automobilbau, im Schienenverkehr und bei Windkraftanlagen. Die damit einhergehende treibende Wirkung auf die Entwicklung der Kohlefaserindustrie ist noch umfassender.

Die Kette der Carbonfaserindustrie lässt sich in Upstream und Downstream unterteilen. Upstream bezeichnet in der Regel die Produktion von Carbonfaser-spezifischen Materialien; Downstream bezieht sich in der Regel auf die Produktion von Carbonfaser-Anwendungskomponenten. Unternehmen zwischen Upstream und Downstream können sich als Ausrüster im Carbonfaser-Produktionsprozess vorstellen. Wie in der Abbildung dargestellt:

Der gesamte Prozess von der Rohseide bis zur Kohlenstofffaser in der vorgelagerten Kette der Kohlenstofffaserindustrie muss Prozesse wie Oxidationsöfen, Karbonisierungsöfen, Graphitierungsöfen, Oberflächenbehandlung und Leimung durchlaufen. Die Faserstruktur wird von Kohlenstofffasern dominiert.

Der vorgelagerte Bereich der Kohlefaser-Industriekette gehört zur petrochemischen Industrie, und Acrylnitril wird hauptsächlich durch Rohölraffination, Cracken, Ammoniakoxidation usw. gewonnen; Polyacrylnitril-Vorläuferfasern, Kohlefasern werden durch Voroxidation und Karbonisierung der Vorläuferfasern gewonnen, und Kohlefaser-Verbundwerkstoffe werden durch die Verarbeitung von Kohlefasern und hochwertigem Harz gewonnen, um den Anwendungsanforderungen gerecht zu werden.

Der Produktionsprozess von Kohlefasern umfasst hauptsächlich das Ziehen, Entwerfen, Stabilisieren, Karbonisieren und Graphitieren. Wie in der Abbildung gezeigt:

Zeichnung:Dies ist der erste Schritt im Produktionsprozess von Kohlefasern. Dabei werden die Rohstoffe hauptsächlich in Fasern zerlegt, was eine physikalische Veränderung darstellt. Während dieses Prozesses findet der Stoff- und Wärmeaustausch zwischen der Spinnflüssigkeit und der Koagulationsflüssigkeit statt und schließlich die PAN-Fällung. Die Filamente bilden eine Gelstruktur.

Abfassung:erfordert eine Temperatur von 100 bis 300 Grad, um in Verbindung mit dem Dehnungseffekt der orientierten Fasern zu funktionieren. Es ist auch ein wichtiger Schritt für den hohen Modul, die hohe Verstärkung, die Verdichtung und die Verfeinerung von PAN-Fasern.

Stabilität:Die thermoplastische lineare makromolekulare Kette von PAN wird durch Erhitzen und Oxidation bei 400 Grad in eine nicht-plastische, hitzebeständige trapezförmige Struktur umgewandelt, sodass sie bei hohen Temperaturen nicht schmilzt und nicht entflammbar ist, die Faserform beibehält und sich die Thermodynamik in einem stabilen Zustand befindet.

Verkohlung:Es ist notwendig, Nicht-Kohlenstoff-Elemente in PAN bei einer Temperatur von 1.000 bis 2.000 Grad auszutreiben und schließlich Kohlenstofffasern mit einer turbostratischen Graphitstruktur mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 90 % zu erzeugen.

Kohlefasergewebe

Graphitisierung: Um amorphe und turbostratische karbonisierte Materialien in dreidimensionale Graphitstrukturen umzuwandeln, ist eine Temperatur von 2.000 bis 3.000 Grad erforderlich. Dies ist die wichtigste technische Maßnahme zur Verbesserung des Moduls von Kohlenstofffasern.

Der detaillierte Prozess der Kohlenstofffaserherstellung von der Rohseide bis zum fertigen Produkt besteht darin, dass die PAN-Rohseide durch den vorherigen Rohseidenherstellungsprozess hergestellt wird. Nach dem Vorziehen durch die feuchte Hitze des Drahtvorschubs wird sie von der Ziehmaschine nacheinander in den Voroxidationsofen transportiert. Nach dem Backen bei unterschiedlichen Gradiententemperaturen im Voroxidationsofen werden oxidierte Fasern gebildet, d. h. voroxidierte Fasern; die voroxidierten Fasern werden durch Durchlaufen von Mitteltemperatur- und Hochtemperatur-Karbonisierungsöfen zu Kohlenstofffasern geformt; die Kohlenstofffasern werden dann einer abschließenden Oberflächenbehandlung, Kalibrieren, Trocknen und anderen Prozessen unterzogen, um Kohlenstofffaserprodukte zu erhalten. Der gesamte Prozess umfasst die kontinuierliche Drahtzufuhr und die präzise Steuerung. Schon kleine Probleme in irgendeinem Prozess beeinträchtigen die stabile Produktion und die Qualität des endgültigen Kohlenstofffaserprodukts. Die Kohlenstofffaserproduktion hat einen langen Prozessablauf, viele technische Schlüsselpunkte und hohe Produktionshürden. Sie ist eine Integration mehrerer Disziplinen und Technologien.

Oben geht es um die Herstellung von Kohlefaser. Schauen wir uns an, wie Kohlefasergewebe verwendet wird!

Verarbeitung von Carbonfasergewebeprodukten

1. Schneiden

Das Prepreg wird aus dem Kühlhaus bei minus 18 Grad entnommen. Nach dem Aufwachen erfolgt zunächst der präzise Zuschnitt des Materials gemäß Materialdiagramm auf der automatischen Schneidemaschine.

2. Pflasterung

Im zweiten Schritt wird das Prepreg auf das Legewerkzeug gelegt und je nach Designanforderungen verschiedene Schichten aufgetragen. Alle Prozesse werden unter Laserpositionierung durchgeführt.

3. Formen

Über einen automatisierten Handhabungsroboter wird der Vorformling zum Formpressen an die Formmaschine gesendet.

4. Schneiden

Nach der Formgebung wird das Werkstück zur Schneidroboter-Arbeitsstation geschickt, wo im vierten Schritt das Schneiden und Entgraten erfolgt, um die Maßgenauigkeit des Werkstücks sicherzustellen. Dieser Prozess kann auch CNC-gesteuert ausgeführt werden.

5. Reinigung

Der fünfte Schritt besteht darin, an der Reinigungsstation eine Trockeneisreinigung durchzuführen, um das Trennmittel zu entfernen, was für den anschließenden Klebstoffauftragsprozess praktisch ist.

6. Kleber

Im sechsten Schritt wird an der Kleberoboterstation Strukturkleber aufgetragen. Klebeposition, Klebegeschwindigkeit und Klebeleistung werden dabei präzise eingestellt. Ein Teil der Verbindung mit den Metallteilen wird an der Nietstation vernietet.

7. Montagekontrolle

Nach dem Auftragen des Klebers werden die Innen- und Außenplatten zusammengebaut. Nach dem Aushärten des Klebers wird eine Blaulichterkennung durchgeführt, um die Maßgenauigkeit von Schlüssellöchern, Punkten, Linien und Oberflächen sicherzustellen.

Kohlefaser ist schwieriger zu verarbeiten

Kohlefaser vereint die hohe Zugfestigkeit von Kohlenstoffmaterialien mit der weichen Verarbeitbarkeit von Fasern. Kohlefaser ist ein neues Material mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften. Nehmen wir Kohlefaser und herkömmlichen Stahl als Beispiel: Die Festigkeit von Kohlefaser liegt bei etwa 400 bis 800 MPa, während die Festigkeit von herkömmlichem Stahl bei 200 bis 500 MPa liegt. Hinsichtlich der Zähigkeit sind Kohlefaser und Stahl grundsätzlich ähnlich, es gibt keinen offensichtlichen Unterschied.

Kohlefaser ist fester und leichter und gilt daher als König der neuen Werkstoffe. Aufgrund dieses Vorteils kommt es bei der Verarbeitung von kohlenstofffaserverstärkten Verbundwerkstoffen (CFK) zu komplexen inneren Wechselwirkungen zwischen Matrix und Fasern, wodurch sich ihre physikalischen Eigenschaften von denen von Metallen unterscheiden. Die Dichte von CFK ist deutlich geringer als die von Metallen, die Festigkeit jedoch höher als bei den meisten Metallen. Aufgrund der Inhomogenität von CFK kommt es bei der Verarbeitung häufig zu Faserausrissen oder einer Ablösung der Matrixfasern. CFK weist eine hohe Hitzebeständigkeit und Verschleißfestigkeit auf, was die Anforderungen an die Verarbeitungsanlagen erhöht. Im Produktionsprozess entsteht daher viel Schneidwärme, was den Verschleiß der Anlagen zusätzlich begünstigt.

Gleichzeitig werden mit der kontinuierlichen Erweiterung der Anwendungsgebiete die Anforderungen immer anspruchsvoller und die Anforderungen an die Materialeignung und die Qualitätsanforderungen für CFK immer strenger, was auch zu steigenden Verarbeitungskosten führt.

Verarbeitung von Carbonfaserplatten

Nach dem Aushärten und Formen der Kohlefaserplatte ist eine Nachbearbeitung wie Schneiden und Bohren erforderlich, um Präzisionsanforderungen oder Montageanforderungen zu erfüllen. Unter gleichen Bedingungen wie Schneidprozessparametern und Schnitttiefe hat die Auswahl von Werkzeugen und Bohrern aus unterschiedlichen Materialien, Größen und Formen sehr unterschiedliche Auswirkungen. Gleichzeitig beeinflussen Faktoren wie Stärke, Richtung, Zeit und Temperatur der Werkzeuge und Bohrer die Bearbeitungsergebnisse.

Wählen Sie für die Nachbearbeitung ein scharfes Werkzeug mit Diamantbeschichtung und einen Vollhartmetallbohrer. Die Verschleißfestigkeit von Werkzeug und Bohrer bestimmt die Bearbeitungsqualität und die Lebensdauer des Werkzeugs. Sind Werkzeug und Bohrer nicht scharf genug oder werden sie unsachgemäß verwendet, beschleunigt dies nicht nur den Verschleiß und erhöht die Bearbeitungskosten des Produkts, sondern beschädigt auch die Platte. Dies beeinträchtigt Form und Größe der Platte sowie die Stabilität der Abmessungen der Löcher und Rillen auf der Platte. Dies kann zu schichtweisem Reißen des Materials oder sogar zum Blockkollaps führen, was zur Verschrottung der gesamten Platte führt.

Beim BohrenKohlefaserplattenJe höher die Geschwindigkeit, desto besser die Wirkung. Bei der Auswahl der Bohrer ist das einzigartige Bohrspitzendesign des PCD8-Stirnkantenbohrers besser für Kohlefaserplatten geeignet, da es Kohlefaserplatten besser durchdringen und das Risiko einer Delaminierung verringern kann.

Zum Schneiden dicker Kohlefaserplatten empfiehlt sich die Verwendung eines zweischneidigen Kompressionsfräsers mit links- und rechtsverzahnter Schneide. Diese scharfe Schneide hat sowohl eine obere als auch eine untere Spiralspitze, um die axiale Kraft des Werkzeugs beim Schneiden auszugleichen. Dadurch wird die resultierende Schnittkraft auf die Innenseite des Materials geleitet, um stabile Schnittbedingungen zu erzielen und Materialablösungen zu vermeiden. Das Design der oberen und unteren rautenförmigen Kanten des „Pineapple Edge“-Fräsers ermöglicht auch das effektive Schneiden von Kohlefaserplatten. Seine tiefe Spanfläche kann durch die Spanabfuhr während des Schneidvorgangs viel Schnittwärme abführen und so Schäden an der Kohlefaserplatte vermeiden.

01 Endlos-Langfaser

Produkteigenschaften:Die häufigste Produktform der Kohlefaserhersteller, das Bündel, besteht aus Tausenden von Monofilamenten, die je nach Verdrillungsmethode in drei Typen unterteilt werden: NT (Never Twisted, ungedreht), UT (Untwisted, ungedreht), TT oder ST (Twisted, verdrillt), wobei NT die am häufigsten verwendete Kohlefaser ist.

Hauptanwendung:Wird hauptsächlich für Verbundwerkstoffe wie CFRP, CFRTP oder C/C-Verbundwerkstoffe verwendet und die Anwendungsgebiete umfassen Flugzeug-/Raumfahrtausrüstung, Sportartikel und Teile für Industrieausrüstung.

02 Stapelfasergarn

Produkteigenschaften:Kurzfasergarn, kurz gesagt, Garne, die aus kurzen Kohlenstofffasern gesponnen werden, wie etwa Allzweck-Kohlenstofffasern auf Pechbasis, sind in der Regel Produkte in Form von Kurzfasern.

Hauptanwendungen:Wärmedämmstoffe, Gleitmaterialien, C/C-Verbundteile usw.

03 Kohlefasergewebe

Produkteigenschaften:Es besteht aus Endloskohlefaser oder Kohlefaser-Spinngarn. Je nach Webverfahren können Kohlefasergewebe in Gewebe, Gewirke und Vliesstoffe unterteilt werden. Derzeit sind Kohlefasergewebe in der Regel Gewebe.

Hauptanwendung:Dasselbe gilt für Endloskohlenstofffasern, die hauptsächlich in Verbundwerkstoffen wie CFRP, CFRTP oder C/C-Verbundwerkstoffen verwendet werden. Zu den Anwendungsbereichen zählen Flugzeug-/Raumfahrtausrüstung, Sportartikel und Teile für Industrieausrüstung.

04 Geflochtener Gürtel aus Kohlefaser

Produkteigenschaften:Es handelt sich um eine Art Kohlefasergewebe, das ebenfalls aus Endloskohlefasern oder Kohlefaser-Spinngarn gewebt ist.

Hauptanwendung:Wird hauptsächlich für Verstärkungsmaterialien auf Harzbasis verwendet, insbesondere für die Herstellung und Verarbeitung von Rohrprodukten.

05 Gehackte Kohlefaser

Produkteigenschaften:Anders als beim Konzept des Kohlefaser-Spinngarns wird es normalerweise durch Schnittverarbeitung aus kontinuierlichen Kohlefasern hergestellt und die Schnittlänge der Faser kann je nach Kundenwunsch zugeschnitten werden.

Hauptanwendungen:Normalerweise wird es als Mischung aus Kunststoffen, Harzen, Zement usw. verwendet. Durch Einmischen in die Matrix können die mechanischen Eigenschaften, die Verschleißfestigkeit, die elektrische Leitfähigkeit und die Wärmebeständigkeit verbessert werden. In den letzten Jahren bestehen die Verstärkungsfasern in 3D-Druck-Kohlefaserverbundwerkstoffen hauptsächlich aus gehackten Kohlefasern.

06 Schleifen von Kohlefaser

Produkteigenschaften:Da Kohlefaser ein sprödes Material ist, kann sie nach dem Mahlen, d. h. durch Mahlen der Kohlefaser, zu pulverförmigem Kohlefasermaterial verarbeitet werden.

Hauptanwendung:ähnlich wie gehackte Kohlenstofffasern, wird aber selten in Zementverstärkungen verwendet; wird normalerweise als Verbindung aus Kunststoff, Harz, Gummi usw. verwendet, um die mechanischen Eigenschaften, die Verschleißfestigkeit, die elektrische Leitfähigkeit und die Wärmebeständigkeit der Matrix zu verbessern.

07 Kohlefasermatte

Produkteigenschaften:Die Hauptform ist Filz oder Matte. Zunächst werden die Kurzfasern durch mechanisches Kardieren und andere Methoden geschichtet und dann durch Nadelfilzen vorbereitet. Es wird auch als Kohlefaservlies bezeichnet und gehört zu einer Art Kohlefasergewebe.Hauptanwendungen:Wärmedämmstoffe, geformte Wärmedämmstoffsubstrate, hitzebeständige Schutzschichten und korrosionsbeständige Schichtsubstrate usw.

08 Kohlefaserpapier

Produkteigenschaften:Es wird im Trocken- oder Nassverfahren aus Kohlefasern hergestellt.

Hauptanwendungen:Antistatikplatten, Elektroden, Lautsprechermembranen und Heizplatten; beliebte Anwendungen der letzten Jahre sind Batteriekathodenmaterialien für Fahrzeuge mit neuer Energie usw.

09 Kohlefaser-Prepreg

Produkteigenschaften:ein halbgehärtetes Zwischenmaterial aus mit Kohlefasern imprägniertem, duroplastischem Harz, das hervorragende mechanische Eigenschaften aufweist und weit verbreitet ist; die Breite des Kohlefaser-Prepregs hängt von der Größe der Verarbeitungsanlage ab und gängige Spezifikationen umfassen Prepreg-Material mit einer Breite von 300 mm, 600 mm und 1000 mm.

Hauptanwendung:Flugzeug-/Raumfahrtausrüstung, Sportartikel und Industrieausrüstung usw.

010 Kohlefaser-Verbundwerkstoff

Produkteigenschaften:Spritzgussmaterial aus thermoplastischem oder duroplastischem Harz, gemischt mit Kohlefasern. Der Mischung werden verschiedene Additive und gehackte Fasern hinzugefügt und anschließend einem Compoundierungsprozess unterzogen.

Hauptanwendung:Aufgrund der hervorragenden elektrischen Leitfähigkeit, der hohen Steifigkeit und des geringen Gewichts wird das Material hauptsächlich in Gerätegehäusen und anderen Produkten verwendet.

Wir produzieren auchGlasfaser-Direktroving,Glasfasermatten, Glasfasergewebe, UndGlasfasergewebe.

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