Producción de fibra de carbono y piezas de fibra de carbono:¿Cuáles son los conceptos básicos?

Los fabricantes desean productos ligeros y de alta resistencia. Las empresas de élite aprovechan las fibras de carbono y su proceso simple.

¿Es hora de considerar las piezas de fibra de carbono en su fabricación?

Las industrias aeroespacial y médica están cambiando partes a la producción de fibra de carbono. Entonces, para obtener más información sobre el proceso y cómo puede funcionar para su producto, siga leyendo.

Tres partes de la producción de fibra de carbono

La primera parte es el proceso de preimpregnado, que consiste en fabricar láminas de fibra de carbono. Las fibras de carbono se tejen en hebras uniformes. Luego, se calientan juntos creando láminas preimpregnadas.

Después de eso, la fabricación es lo siguiente. La materia prima como la resina epoxi forma un compuesto prefabricado. Esto incluye mezclar y aplicar resinas de curado unidireccionales.

El producto está listo una vez curado bajo polimerización a alta temperatura.

El proceso final es el procesamiento post-preg. Por lo tanto, esto requiere más resina agregada al composite prefabricado y curado.

Las piezas de fibra de carbono personalizadas son ligeras. Son lo suficientemente fuertes para soportar cargas vivas de 600 libras por pulgada cuadrada sin fallar. Otros beneficios del uso de fibras de carbono incluyen:

• Alta resistencia a la tracción en comparación con la relación de peso
• Alta resistencia a la fatiga
• Una tasa de expansión térmica baja
• Mejor relación rigidez / peso

Clasificación de fibras de carbono

El módulo de tracción mide cuánta fuerza de tracción puede ejercer una fibra de cierto diámetro sin romperse. La unidad para el módulo de tracción es psi. La fibra de carbono más resistente es aproximadamente cinco veces más resistente que el acero.

Las fibras de grafito son fibras de módulo ultra alto hechas de petróleo. Por lo tanto, estas fibras tienen una estructura interna como un cristal tridimensional.

Los plásticos se moldean en hebras largas. Se calientan a una temperatura muy alta sin que entren en contacto con el oxígeno. Las fibras no se pueden quemar sin oxígeno.

En cambio, la alta temperatura hace que los átomos de la fibra se agiten. Por lo tanto, la mayoría de los átomos que no son de carbono se desplazan.

El proceso de fabricación

Las partes de fibra de carbono se forman a partir de poliacrilonitrilo o rayón y, a veces, petróleo. Están hechos de una mezcla patentada de largas cadenas de moléculas que provienen de átomos de carbono.

Por ejemplo, estas son las etapas principales del proceso.

Fibra hilatura

• El plástico de acrilonitrilo se mezcla con otro tipo de plástico para producir poliacrilonitrilo. Esto ocurre en un proceso llamado polimerización en suspensión o solución.
• El plástico se transforma en fibras. Los productos químicos bombean las fibras a un baño químico para convertirse en fibras sólidas. O mezclando plástico y productos químicos calientes hasta que se evaporen.
• Después de lavar y estirar, las fibras se vuelven más delgadas. Las moléculas se alinean, se calientan y se vuelven fuertes.

Estabilización

• La fabricación de fibras carbonizadas requiere modificaciones químicas. Las fibras se calientan en el aire a aproximadamente 390-590 ° F (200-300 ° C) durante 30-120 minutos. Las fibras recogen oxígeno del aire y su patrón de unión cambia.
• El proceso de estabilización puede utilizar una variedad de técnicas. En algunos casos, las fibras atraviesan cámaras calientes. O bien, las fibras pasan sobre rodillos calientes y a través de materiales mantenidos en suspensión por aire caliente. En consecuencia, algunos utilizan aire caliente mezclado con productos químicos para acelerar la estabilización.

Carbonización

• Luego, las fibras estables se calientan a 1,830-5,500 ° F. Esto es durante varios minutos en un horno que no tiene oxígeno para que las fibras se quemen.
• Entonces, las fibras calentadas pierden átomos. Esto incluye vapor de agua, amoníaco, monóxido de carbono y dióxido de carbono. Como resultado, los átomos restantes forman cristales de carbono unidos y unidos. Se alinean en paralelo al eje largo de la fibra.

Oxidación de la superficie

• Después de la carbonización, la superficie de las fibras se oxida, preparándose para una mejor unión.
• La oxidación requiere sumergir las fibras en el aire, dióxido de carbono u ozono. Por otro lado, otras soluciones incluyen hipoclorito de sodio y ácido nítrico. Un proceso electrolítico recubre las fibras.

Dimensionamiento de la fibra

• Después de la oxidación, las fibras se recubren para protegerlas durante el tejido. Los materiales de apresto trabajan con el adhesivo para formar materiales compuestos. Por ejemplo, los materiales de revestimiento incluyen epoxi, poliéster, nailon y uretano.
• Enrolladas en bobinas, las fibras se retuercen juntas para formar hilos de diferentes tamaños.

Equipo de producción de fibra de carbono

Pocas empresas se dedican a la producción de fibra de carbono o sus equipos. Para aclarar, prefieren subcontratar sus productos de fibra de carbono a empresas con experiencia como SMI Composites.

Sobre todo, SMI Composites sabe cómo fabricar piezas de fibra de carbono de alta calidad. Por lo tanto, llámenos hoy para saber cómo podemos fabricar sus piezas de fibra de carbono personalizadas.