Serat karbon adalah material serat dengan kandungan karbon lebih dari 95%. Material ini memiliki sifat mekanik, kimia, listrik, dan sifat unggul lainnya yang sangat baik. Material ini disebut sebagai "raja material baru" dan material strategis yang sangat dibutuhkan dalam pengembangan militer dan sipil. Dikenal juga sebagai "Emas Hitam".
Alur produksi serat karbon adalah sebagai berikut:
Bagaimana serat karbon yang ramping itu dibuat?
Teknologi proses produksi serat karbon telah berkembang dan matang hingga saat ini. Dengan terus berkembangnya material komposit serat karbon, material ini semakin banyak diminati di berbagai bidang, terutama pertumbuhan pesat di bidang penerbangan, otomotif, kereta api, turbin angin, dan lain-lain, serta pengaruh pendorongnya, prospek pengembangan industri serat karbon menjadi semakin luas.
Rantai industri serat karbon dapat dibagi menjadi hulu dan hilir. Hulu biasanya merujuk pada produksi material khusus serat karbon; hilir biasanya merujuk pada produksi komponen aplikasi serat karbon. Perusahaan di antara hulu dan hilir dapat dianggap sebagai penyedia peralatan dalam proses produksi serat karbon. Seperti yang ditunjukkan pada gambar:
Seluruh proses dari sutra mentah hingga serat karbon di hulu rantai industri serat karbon perlu melalui proses seperti tungku oksidasi, tungku karbonisasi, tungku grafitisasi, perlakuan permukaan, dan pelapisan. Struktur serat didominasi oleh serat karbon.
Hulu rantai industri serat karbon termasuk dalam industri petrokimia, dan akrilonitril terutama diperoleh melalui penyulingan minyak mentah, perengkahan, oksidasi amonia, dll.; serat prekursor poliakrilonitril, serat karbon diperoleh dengan pra-oksidasi dan karbonisasi serat prekursor, dan material komposit serat karbon diperoleh dengan memproses serat karbon dan resin berkualitas tinggi untuk memenuhi persyaratan aplikasi.
Proses produksi serat karbon terutama meliputi penarikan, pembentukan, stabilisasi, karbonisasi, dan grafitisasi. Seperti yang ditunjukkan pada gambar:
Menggambar:Ini adalah langkah pertama dalam proses produksi serat karbon. Langkah ini terutama memisahkan bahan baku menjadi serat, yang merupakan perubahan fisik. Selama proses ini, terjadi perpindahan massa dan perpindahan panas antara cairan pemintalan dan cairan koagulasi, dan akhirnya pengendapan PAN. Filamen membentuk struktur gel.
Penyusunan draf:Proses ini membutuhkan suhu 100 hingga 300 derajat untuk beroperasi bersamaan dengan efek peregangan serat yang terorientasi. Ini juga merupakan langkah kunci dalam modulus tinggi, penguatan tinggi, pemadatan, dan pemurnian serat PAN.
Stabilitas:Rantai makromolekul linier termoplastik PAN diubah menjadi struktur trapesium tahan panas non-plastik dengan metode pemanasan dan oksidasi pada suhu 400 derajat, sehingga tidak meleleh dan tidak mudah terbakar pada suhu tinggi, mempertahankan bentuk serat, dan termodinamikanya berada dalam keadaan stabil.
Karbonisasi:Diperlukan proses penghilangan unsur non-karbon dalam PAN pada suhu 1.000 hingga 2.000 derajat, dan akhirnya menghasilkan serat karbon dengan struktur grafit turbostrati dengan kandungan karbon lebih dari 90%.
Grafitisasi: Proses ini membutuhkan suhu 2.000 hingga 3.000 derajat untuk mengubah material karbonisasi amorf dan turbostrati menjadi struktur grafit tiga dimensi, yang merupakan langkah teknis utama untuk meningkatkan modulus serat karbon.
Proses detail serat karbon dari proses produksi sutra mentah hingga produk jadi adalah sebagai berikut: sutra mentah PAN diproduksi melalui proses produksi sutra mentah sebelumnya. Setelah pra-penarikan dengan panas basah dari pengumpan kawat, sutra tersebut secara berurutan dipindahkan ke tungku pra-oksidasi oleh mesin penarik. Setelah dipanggang pada suhu gradien yang berbeda dalam kelompok tungku pra-oksidasi, serat teroksidasi terbentuk, yaitu serat pra-oksidasi; serat pra-oksidasi dibentuk menjadi serat karbon setelah melewati tungku karbonisasi suhu menengah dan suhu tinggi; serat karbon kemudian menjalani perawatan permukaan akhir, pengukuran ukuran, pengeringan, dan proses lainnya untuk mendapatkan produk serat karbon. Seluruh proses ini melibatkan pengumpanan kawat yang berkelanjutan dan kontrol yang tepat, sedikit masalah dalam proses apa pun akan memengaruhi produksi yang stabil dan kualitas produk serat karbon akhir. Produksi serat karbon memiliki alur proses yang panjang, banyak titik kunci teknis, dan hambatan produksi yang tinggi. Ini merupakan integrasi dari berbagai disiplin ilmu dan teknologi.
Di atas adalah proses pembuatan serat karbon, mari kita lihat bagaimana kain serat karbon digunakan!
Pengolahan produk kain serat karbon
1. Memotong
Prepreg dikeluarkan dari penyimpanan dingin pada suhu minus 18 derajat. Setelah dikeluarkan dari lemari pendingin, langkah pertama adalah memotong material secara akurat sesuai dengan diagram material pada mesin pemotong otomatis.
2. Pengaspalan
Langkah kedua adalah meletakkan prepreg pada alat peletakan, dan meletakkan lapisan-lapisan yang berbeda sesuai dengan persyaratan desain. Semua proses dilakukan di bawah pen positioning laser.
3. Pembentukan
Melalui robot penanganan otomatis, preform dikirim ke mesin cetak untuk pencetakan kompresi.
4. Memotong
Setelah dibentuk, benda kerja dikirim ke stasiun kerja robot pemotong untuk langkah keempat yaitu pemotongan dan penghilangan gerinda untuk memastikan akurasi dimensi benda kerja. Proses ini juga dapat dioperasikan pada CNC.
5. Pembersihan
Langkah kelima adalah melakukan pembersihan dengan es kering di stasiun pembersihan untuk menghilangkan zat pelepas, yang memudahkan proses pelapisan lem selanjutnya.
6. Lem
Langkah keenam adalah mengaplikasikan lem struktural di stasiun robot perekatan. Posisi perekatan, kecepatan lem, dan keluaran lem semuanya disesuaikan secara akurat. Sebagian sambungan dengan bagian logam dipaku, yang dilakukan di stasiun pemakuan.
7. Inspeksi perakitan
Setelah lem diaplikasikan, panel dalam dan luar dirakit. Setelah lem mengering, deteksi cahaya biru dilakukan untuk memastikan keakuratan dimensi lubang kunci, titik, garis, dan permukaan.
Serat karbon lebih sulit diproses.
Serat karbon memiliki kekuatan tarik yang tinggi dari material karbon dan kemudahan pengolahan serat. Serat karbon adalah material baru dengan sifat mekanik yang sangat baik. Ambil contoh serat karbon dan baja biasa, kekuatan serat karbon sekitar 400 hingga 800 MPa, sedangkan kekuatan baja biasa adalah 200 hingga 500 MPa. Dari segi ketangguhan, serat karbon dan baja pada dasarnya serupa, dan tidak ada perbedaan yang mencolok.
Serat karbon memiliki kekuatan lebih tinggi dan bobot lebih ringan, sehingga serat karbon dapat disebut sebagai raja material baru. Karena keunggulan ini, selama pemrosesan komposit yang diperkuat serat karbon (CFRP), matriks dan serat memiliki interaksi internal yang kompleks, sehingga sifat fisiknya berbeda dari logam. Kepadatan CFRP jauh lebih kecil daripada logam, sedangkan kekuatannya lebih besar daripada kebanyakan logam. Karena ketidakseragaman CFRP, penarikan serat atau pelepasan serat matriks sering terjadi selama pemrosesan; CFRP memiliki ketahanan panas dan ketahanan aus yang tinggi, yang membuatnya lebih menuntut peralatan selama pemrosesan, sehingga sejumlah besar panas pemotongan dihasilkan dalam proses produksi, yang lebih serius bagi keausan peralatan.
Pada saat yang sama, dengan terus meluasnya bidang aplikasinya, persyaratan menjadi semakin rumit, dan persyaratan untuk penerapan material serta persyaratan kualitas untuk CFRP menjadi semakin ketat, yang juga menyebabkan biaya pemrosesan meningkat.
Pengolahan papan serat karbon
Setelah papan serat karbon mengeras dan dibentuk, diperlukan pemrosesan lanjutan seperti pemotongan dan pengeboran untuk memenuhi persyaratan presisi atau kebutuhan perakitan. Dalam kondisi yang sama seperti parameter proses pemotongan dan kedalaman pemotongan, pemilihan alat dan mata bor dengan bahan, ukuran, dan bentuk yang berbeda akan memberikan efek yang sangat berbeda. Pada saat yang sama, faktor-faktor seperti kekuatan, arah, waktu, dan suhu alat dan mata bor juga akan memengaruhi hasil pemrosesan.
Dalam proses pasca-pengolahan, usahakan untuk memilih alat yang tajam dengan lapisan intan dan mata bor karbida padat. Ketahanan aus alat dan mata bor itu sendiri menentukan kualitas pengolahan dan umur pakai alat. Jika alat dan mata bor tidak cukup tajam atau digunakan secara tidak tepat, hal itu tidak hanya akan mempercepat keausan dan meningkatkan biaya pengolahan produk, tetapi juga menyebabkan kerusakan pada pelat, memengaruhi bentuk dan ukuran pelat serta stabilitas dimensi lubang dan alur pada pelat. Hal ini dapat menyebabkan sobekan berlapis pada material, atau bahkan keruntuhan blok, yang mengakibatkan seluruh papan harus dibuang.
Saat mengeborlembaran serat karbonSemakin cepat kecepatannya, semakin baik hasilnya. Dalam pemilihan mata bor, desain ujung bor yang unik dari mata bor tepi muka PCD8 lebih cocok untuk lembaran serat karbon, yang dapat menembus lembaran serat karbon dengan lebih baik dan mengurangi risiko delaminasi.
Saat memotong lembaran serat karbon tebal, disarankan untuk menggunakan mata pisau milling kompresi bermata ganda dengan desain tepi heliks kiri dan kanan. Tepi pemotong yang tajam ini memiliki ujung heliks atas dan bawah untuk menyeimbangkan gaya aksial alat ke atas dan ke bawah selama pemotongan, untuk memastikan bahwa gaya pemotongan resultan diarahkan ke sisi dalam material, sehingga diperoleh kondisi pemotongan yang stabil dan menekan terjadinya delaminasi material. Desain tepi berbentuk berlian atas dan bawah dari router "Pineapple Edge" juga dapat secara efektif memotong lembaran serat karbon. Alur serpihannya yang dalam dapat menghilangkan banyak panas pemotongan melalui pembuangan serpihan selama proses pemotongan, sehingga menghindari kerusakan pada sifat lembaran serat karbon.
01 Serat panjang kontinu
Fitur produk:Bentuk produk yang paling umum dari produsen serat karbon, yaitu bundel, terdiri dari ribuan monofilamen, yang dibagi menjadi tiga jenis berdasarkan metode puntiran: NT (Never Twisted, tidak dipuntir), UT (Untwisted, tidak dipuntir), TT atau ST (Twisted, dipuntir), di mana NT adalah serat karbon yang paling umum digunakan.
Aplikasi utama:Terutama digunakan untuk material komposit seperti CFRP, CFRTP atau material komposit C/C, dan bidang aplikasinya meliputi peralatan pesawat terbang/dirgantara, peralatan olahraga, dan suku cadang peralatan industri.
02 Benang Serat Stapel
Fitur produk:Singkatnya, benang serat pendek, seperti serat karbon yang dipintal dari serat karbon pendek, seperti serat karbon berbasis pitch serbaguna, biasanya merupakan produk dalam bentuk serat pendek.
Kegunaan utama:bahan isolasi panas, bahan anti gesekan, komponen komposit C/C, dll.
03 Kain Serat Karbon
Fitur produk:Kain ini terbuat dari serat karbon kontinu atau benang serat karbon yang dipintal. Menurut metode tenunnya, kain serat karbon dapat dibagi menjadi kain tenun, kain rajut, dan kain non-tenun. Saat ini, kain serat karbon umumnya berupa kain tenun.
Aplikasi utama:Sama seperti serat karbon kontinu, terutama digunakan dalam material komposit seperti CFRP, CFRTP atau material komposit C/C, dan bidang aplikasinya meliputi peralatan pesawat terbang/dirgantara, peralatan olahraga, dan suku cadang peralatan industri.
04 Sabuk Anyaman Serat Karbon
Fitur produk:Ini termasuk jenis kain serat karbon, yang juga ditenun dari serat karbon kontinu atau benang pintal serat karbon.
Kegunaan utama:Terutama digunakan untuk bahan penguat berbasis resin, khususnya untuk produksi dan pengolahan produk berbentuk tabung.
05 Serat karbon cincang
Fitur produk:Berbeda dengan konsep benang pintal serat karbon, benang ini biasanya dibuat dari serat karbon kontinu melalui proses pemotongan, dan panjang serat yang dipotong dapat disesuaikan dengan kebutuhan pelanggan.
Kegunaan utama:Biasanya digunakan sebagai campuran plastik, resin, semen, dll., dengan mencampurkannya ke dalam matriks, sifat mekanik, ketahanan aus, konduktivitas listrik, dan ketahanan panas dapat ditingkatkan; dalam beberapa tahun terakhir, serat penguat dalam komposit serat karbon cetak 3D sebagian besar adalah serat karbon cincang.
06 Penggilingan serat karbon
Fitur produk:Karena serat karbon merupakan material yang rapuh, maka setelah digiling, serat karbon dapat diolah menjadi bahan serat karbon berbentuk bubuk, yaitu dengan menggiling serat karbon.
Aplikasi utama:Mirip dengan serat karbon cincang, tetapi jarang digunakan dalam penguatan semen; biasanya digunakan sebagai campuran plastik, resin, karet, dll. untuk meningkatkan sifat mekanik, ketahanan aus, konduktivitas listrik, dan ketahanan panas matriks.
07 Tikar serat karbon
Fitur produk:Bentuk utamanya adalah kain felt atau tikar. Pertama, serat-serat pendek dilapiskan dengan cara penyisiran mekanis dan metode lainnya, kemudian diproses dengan penusukan jarum; juga dikenal sebagai kain non-woven serat karbon, ini termasuk dalam jenis kain tenun serat karbon.Kegunaan utama:bahan isolasi termal, substrat bahan isolasi termal cetakan, lapisan pelindung tahan panas dan substrat lapisan tahan korosi, dll.
08 Kertas serat karbon
Fitur produk:Kertas ini dibuat dari serat karbon melalui proses pembuatan kertas kering atau basah.
Kegunaan utama:pelat anti-statis, elektroda, kerucut speaker, dan pelat pemanas; aplikasi populer dalam beberapa tahun terakhir adalah material katoda baterai kendaraan energi baru, dll.
09 Prepreg serat karbon
Fitur produk:Material perantara semi-keras yang terbuat dari resin termosetting yang diresapi serat karbon, yang memiliki sifat mekanik yang sangat baik dan banyak digunakan; lebar prepreg serat karbon bergantung pada ukuran peralatan pemrosesan, dan spesifikasi umum meliputi material prepreg dengan lebar 300mm, 600mm, dan 1000mm.
Aplikasi utama:peralatan pesawat terbang/kedirgantaraan, barang olahraga dan peralatan industri, dll.
010 material komposit serat karbon
Fitur produk:Bahan cetakan injeksi terbuat dari resin termoplastik atau termosetting yang dicampur dengan serat karbon, campuran tersebut ditambahkan dengan berbagai aditif dan serat cincang, kemudian menjalani proses pencampuran.
Aplikasi utama:Dengan mengandalkan konduktivitas listrik yang sangat baik, kekakuan yang tinggi, dan keunggulan bobot ringan dari material tersebut, material ini terutama digunakan dalam selubung peralatan dan produk lainnya.
Kami juga memproduksiserat kaca langsung roving,tikar fiberglass, jaring fiberglass, Danserat kaca tenun roving.
Hubungi kami :
Nomor telepon:+8615823184699
Nomor telepon: +8602367853804
Email:marketing@frp-cqdj.com
Waktu posting: 01 Juni 2022
