1. Tổng quan về công nghệ dệt và cuộn dây
Dệt và cuộn dây là hai phương pháp chính để chế biến sợi sợi carbon. Chúng có thể biến đổi vật liệu sợi thành các hình thức trước với các hình dạng và chức năng cụ thể. Công nghệ dệt phù hợp để sản xuất các bộ phận có hình dạng phức tạp bằng cách dệt các sợi để tạo thành cấu trúc hai chiều hoặc ba chiều; Mặc dù công nghệ cuộn dây là cuộn các sợi trên trục gá dọc theo một con đường cụ thể, thường được sử dụng để sản xuất các bộ phận đối xứng trục như đường ống và tàu áp suất.
Vì Sợi sợi carbon kháng oxy hóa mới cho các ứng dụng nhiệt độ cao , việc áp dụng công nghệ dệt và cuộn dây không chỉ cần đáp ứng các yêu cầu xử lý của sợi carbon truyền thống, mà còn cần phải vượt qua những thách thức bổ sung do lớp phủ chống oxy hóa mang lại. Mặc dù lớp phủ chống oxy hóa cải thiện hiệu suất nhiệt độ cao của vật liệu, nhưng chúng cũng có thể ảnh hưởng đến tính linh hoạt và hiệu suất xử lý của sợi, do đó, việc kiểm soát quá trình tinh vi hơn là cần thiết trong quá trình dệt và cuộn dây.
2. Quá trình dệt sợi sợi carbon chống oxy hóa
Dệt là quá trình dệt chéo theo một mô hình nhất định để tạo thành cấu trúc lưới.
(1) Tiền xử lý sợi
Trước khi dệt, các sợi sợi carbon chống oxy hóa thường cần được xử lý trước để đảm bảo cường độ liên kết giữa lớp phủ bề mặt của nó và ma trận sợi. Các phương pháp tiền xử lý bao gồm làm sạch bề mặt và đồng nhất lớp phủ, v.v., với mục đích giảm sự phá vỡ sợi hoặc suy thoái hiệu suất do lớp phủ không đồng đều trong quá trình dệt.
(2) Thiết bị dệt và cài đặt tham số quy trình
Sợi sợi carbon chống oxy hóa thường được dệt bằng các máy dệt tự động và thiết bị cần có các chức năng điều khiển căng thẳng và tốc độ chính xác cao. Do sự hiện diện của lớp phủ chống oxy hóa, độ giòn của sợi có thể tăng lên, do đó, lực căng và tốc độ cần được kiểm soát nghiêm ngặt trong quá trình dệt để tránh bị vỡ sợi. Ngoài ra, các tham số như góc dệt và mật độ sợi cũng cần được tối ưu hóa theo yêu cầu hiệu suất của thành phần cuối cùng.
(3) Dệt các thành phần hình phức tạp
Trong các ứng dụng nhiệt độ cao, nhiều thành phần (như lưỡi tuabin và tấm chắn nhiệt) có hình dạng hình học phức tạp, đặt ra nhu cầu cao hơn đối với công nghệ dệt. Thông qua công nghệ dệt ba chiều, các sợi sợi carbon chống oxy hóa có thể được dệt thành các hình dạng gần với hình dạng của thành phần cuối cùng. Công nghệ này không chỉ có thể cải thiện việc sử dụng vật liệu, mà còn giảm các bước xử lý tiếp theo và giảm chi phí sản xuất.
(4) Kiểm soát chất lượng trong quá trình dệt
Trong quá trình dệt, việc theo dõi thời gian thực về sức căng của sợi, góc dệt và tính toàn vẹn của lớp phủ là chìa khóa để đảm bảo chất lượng của các hình thức trước. Bằng cách giới thiệu một hệ thống giám sát thông minh, các vấn đề xảy ra trong quá trình dệt có thể được phát hiện và sửa chữa kịp thời, do đó cải thiện tỷ lệ năng suất.
3. Quá trình cuộn sợi carbon chống oxy hóa
Công nghệ uốn lượn là một phương pháp xử lý trong đó các sợi bị thương xung quanh một trục gá dọc theo một đường dẫn cụ thể để tạo thành một thành phần đối xứng trục.
(1) Thiết kế và chuẩn bị Mandrel
Mandrel là một công cụ chính trong quá trình cuộn dây, và hình dạng và kích thước của nó trực tiếp xác định các đặc điểm hình học của thành phần cuối cùng. Đối với các thành phần phức tạp trong các ứng dụng nhiệt độ cao, trục gá thường được làm bằng các vật liệu kháng nhiệt độ cao (như gốm sứ hoặc than chì) và được gia công chính xác để đảm bảo độ chính xác kích thước.
(2) Lập kế hoạch con đường quanh co
Thiết kế của đường dẫn gió cần xem xét các tính chất cơ học của thành phần và các đặc tính của sợi sợi carbon chống oxy hóa. Thông qua thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD) và công nghệ mô phỏng, đường dẫn cuộn có thể được tối ưu hóa để đảm bảo phân phối đồng đều của các sợi trong thành phần và hiệu suất tối ưu.
(3) Thiết bị cuộn và kiểm soát quy trình
Sợi sợi carbon chống oxy hóa thường bị thương bằng máy cuộn CNC và thiết bị cần phải có chức năng điều khiển căng thẳng và điều chỉnh nhiệt độ có độ chính xác cao. Do sự hiện diện của lớp phủ chống oxy hóa, cần phải tránh sức căng quá mức hoặc nhiệt độ quá mức trong quá trình cuộn dây để ngăn chặn sự phá vỡ sợi hoặc rụng phủ. Các thông số như tốc độ cuộn dây và khoảng cách sợi cũng cần được kiểm soát chính xác theo yêu cầu hiệu suất của thành phần.
(4) Chữa xử lý và xử lý hậu kỳ
Sau khi cuộn dây, các hình thức trước thường cần được chữa khỏi để kết hợp hoàn toàn sợi với vật liệu ma trận (như nhựa hoặc gốm). Đối với sợi sợi carbon kháng oxy hóa trong các ứng dụng nhiệt độ cao, quá trình bảo dưỡng cần được thực hiện trong điều kiện nhiệt độ cao để đảm bảo tính chất chống oxy hóa của vật liệu và độ ổn định nhiệt độ cao. Sau khi bảo dưỡng, thành phần cũng cần được xử lý bề mặt và thử nghiệm chất lượng để đảm bảo rằng nó đáp ứng các yêu cầu sử dụng.
Trước
