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什么是CFRP管?CFRP管的應(yīng)用及原理

2024-7-6  閱讀(1136)

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什么是CFRP管?

什么是CFRP管?CFRP管的應(yīng)用及原理

CFRP管是由碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)制成的圓柱形管道。 CFRP 是纖維增強(qiáng)塑料的縮寫。該樹(shù)脂采用碳纖維增強(qiáng),具有較高的比強(qiáng)度和非彈性模量。

因此,碳纖維增強(qiáng)塑料被用于航天開(kāi)發(fā)和飛機(jī)部件。

其他增強(qiáng)塑料包括FRP(纖維增強(qiáng)塑料)和GFRP(玻璃纖維增強(qiáng)塑料),但其物理性能因碳纖維成分和含量的不同而異。

  • 玻璃鋼

    FRP是在低模量的塑料中添加高模量的玻璃纖維來(lái)提高強(qiáng)度的復(fù)合材料。

  • 玻璃鋼

    GFRP是一種由玻璃纖維制成的復(fù)合材料,使用乙烯基酯和環(huán)氧樹(shù)脂等樹(shù)脂硬化。它的售價(jià)比其他增強(qiáng)塑料要低。

碳纖維增強(qiáng)塑料管道的應(yīng)用

CFRP管用于天線、柵欄、柱子、豎井、釣魚竿、假肢管等。

CFRP的熱膨脹系數(shù)較低,一般小于3ppm。

因此,它被用于天文望遠(yuǎn)鏡和檢驗(yàn)夾具架。

它還具有出色的減振性能,比剛度約為鋼的五倍。利用這一優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品包括液晶面板搬運(yùn)手和并聯(lián)連桿機(jī)器人。

此外,由于其熱導(dǎo)率高達(dá)2~300W·m/℃,因此也被用于人造衛(wèi)星的電池盒。

此外,它還具有非磁性、耐腐蝕性和導(dǎo)電性,用于直線電機(jī)外殼、抗震加固材料、工業(yè)罐和靜電對(duì)策部件。

碳纖維布管道原理

CFRP管的生產(chǎn)方法主要有兩種:纖維纏繞(FW)和片材纏繞(SW)。

  • 什么是固件?

    FW是將無(wú)捻粗紗(一束碳纖維)用液體樹(shù)脂浸漬并纏繞在旋轉(zhuǎn)的心軸(模具)上,固化后從模具中取出的方法。

  • 什么是SW?

    SW是將預(yù)浸料(浸漬有樹(shù)脂的碳纖維片材)纏繞在心軸上,然后纏繞熱收縮帶,然后在烘箱中加熱固化的方法。

    CFRP一般不具備像FRP那樣的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品性能或功能。

    因此,CFRP材料沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn),而是根據(jù)設(shè)計(jì)和制造使用材料,利用碳纖維的性能和功能。

    因此,與金屬和塑料不同,CFRP在制造產(chǎn)品時(shí)需要材料設(shè)計(jì)。

    此外,CFRP主要用作使用鏡面對(duì)稱層壓的基本層壓方法。通過(guò)以這種方式層壓,固化后的冷卻過(guò)程中不會(huì)因熱而導(dǎo)致變形。

    CFRP管道以管道橫截面中心為基準(zhǔn),在高度和寬度方向上進(jìn)行測(cè)量。

碳纖維增強(qiáng)塑料的類型

碳纖維增強(qiáng)塑料是碳纖維與樹(shù)脂模壓而成的制品,根據(jù)基體樹(shù)脂的不同可分為熱固性碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRTS)和熱塑性碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRTP)兩種。

  • 熱固性CFRP

    熱固性CFRP是將浸有環(huán)氧樹(shù)脂的碳纖維片材(預(yù)浸料)加工成所需尺寸,經(jīng)加熱固化,將碳纖維置于密閉模具中,澆注環(huán)氧樹(shù)脂而成。這種方法稱為RTM(樹(shù)脂傳遞模塑)。

  • 熱塑性碳纖維增強(qiáng)塑料

    熱塑性CFRP聚丙烯為基材,經(jīng)預(yù)浸料加熱、軟化、壓制而成。注射成型也可能是一種替代方法。

    由于大規(guī)模生產(chǎn)需要快速成型,因此正在開(kāi)發(fā)熱固性 CFRP 和熱塑性 CFRP 的技術(shù)。

    此外,除了上述材料之外,還正在考慮多種類型的CFRP基材。

    例如,熱塑性樹(shù)脂包括丙烯酸樹(shù)脂(PMMA)、尼龍6(PA6)、聚酰胺(PA66)、聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚( PPS )、聚醚醚酮(PEEK)等。為此使用環(huán)氧樹(shù)脂(EP) 。

碳纖維布的特點(diǎn)

CFRP 具有許多特性。例如,它具有優(yōu)異的耐化學(xué)性、耐疲勞性、耐磨性和耐熱性,以及高比模量和比強(qiáng)度。而且CFRP是一種非常輕的材料。

比較幾種材料,通用塑料的比重約為每立方厘米1.0克,約為每立方厘米2.8克,約為每立方厘米4.5克,鐵約為每立方厘米7.8克。

另一方面,CFRP 的重量約為每立方厘米 1.8 克。它大致分為通用塑料和鋁。

因此,這些特性不僅被利用在航天開(kāi)發(fā)和飛行器領(lǐng)域,而且還被利用在體育和交通設(shè)備中。

CFRP還具有高X射線透過(guò)率的特性,因此被用于X射線設(shè)備中,取代了以前使用的鋁。



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