碳纤维生产工艺技术发展到今,已然成熟,随着碳纤维复合材料不断发展,越来越受各行各业的青睐,尤其是航空、汽车、轨道、风电叶片等强劲增长以及其带动作用,碳纤维产业发展前景更加广阔。
碳纤维产业链可以分为上游和下游。上游通常是指生产碳纤维专门用的材料;下游通常是指生产碳纤维应用部件的产品。介于上下游之间的企业可以认为他们是碳纤维生产工艺中的设备提供商。碳纤维产业链上游从原丝到碳纤维整个过程,需要经过氧化炉、碳化炉、石墨化炉、表面处理、上浆等工艺,将以聚丙烯腈结构为主的原丝经过碳化等工艺变为以石墨纤维结构为主的碳纤维。 碳纤维重量轻但比强度高,是要求较高的机械设备轻量化的理想材料。北京体育用品行业用碳纤维种类有哪些
按照用途市场划分,2020年碳纤维应用市场细分大致如下:
风能———23%
航空航天———20%
体育用品———12%
汽车———10%
压力容器———10%
用于注塑塑料和其他短纤维应用的复合材料———8%
建筑和基础设施———8%
其他细分市场———9%
正如COVID之前的时期一样,随着新应用和项目的投产,碳纤维的所有细分市场都具有巨大的增长潜力。在COVID-19暴发之前,碳纤维具有吸引力的潜在长期大趋势保持不
变。碳纤维的优势:刚度、较高的强度重量比、耐腐蚀性、导电性等,至今仍然有效。为了实现增长,碳纤维和CFRP零件必须同时具有技术和经济效益。
碳纤维种类分多少种目前碳纤维复合材料的强度约为1400MPa,而一般的钢的强度只为600MPa左右。显然,碳纤维的比强度远高于钢。
人们对推动碳纤维整体需求的各个行业和应用有着不同的看法,有些行业下滑,有些行业则会上涨。那些已经收缩的领域尤其是航空航天领域,导致碳纤维行业的总量在2020年看起来相对平稳,预计2021年只会有非常温和的增长。但是,长期前景更为乐观。在未来几年内,可以合理预期碳纤维行业将再次恢复较强劲的同比增长。至于碳纤维行业的产能,全球碳纤维生产商的铭牌产能合计约为16万吨,足以满足当前需求。一些生产商正在计划增加新的工厂和产能,以满足日益增长的未来需求。必须牢记,碳纤维仍处于早期发展阶段。飞机是通过手工制造的,每天只有一两架;其他应用稍高一些,但仍然没有自动化。与之相比,汽车的批量生产速度超过每分钟一辆。如今,碳纤维仍主要用于小批量应用,尚未实现“大量生产”。
碳纤维的处理加工
1、裁切
预浸料(Prepreg)从零下18度的冷库中取出,经过醒料,第一步在自动裁切机进行精细裁切。
2、铺贴
第二步在铺贴工装上进行预浸料铺贴,根据设计要求铺贴不同层数,所有过程都在激光定位下进行的。
3、成型
通过自动化搬运机器人,将预成型料送至模压机上进行模压成型(PCM),华特目前能做到5-10分钟成型,拥有800-1000吨压机,可成型各类大型工件。
4、切割
成型后工件送至切割机器人工作站,进行第四步切割及去毛刺,确保工件尺寸精度,该过程亦可在CNC上操作。
5、清洗
第五步在清洗工位进行干冰清洗,去除脱模剂,便于后道涂胶工艺。
6、涂胶
第六步在涂胶机器人工位打结构胶,涂胶位,打胶速度和出胶量都经过精细调试。部分与金属件连接件采用铆接方式,在铆接工位进行。
7、装配检测
涂胶后完成内外板装配,待胶固化后进行蓝光检测,确保关键孔位、点、线、面的尺寸精度。
碳纤维车身重量轻,刚性高,抗碰撞能力强。从近期公布的中报看,国内碳纤维企业业绩大幅增长,高景气度持续。当前国内碳纤维需求空间巨大,排名靠前的企业扩产计划正在实施中,未来产能有望持续释放,具备良好的成长性。
碳纤维性能优异,应用领域广阔。碳纤维具有出色的力学性能和化学稳定性,密度不到钢的1/4、强度是钢的5-7倍,是目前已大量生产的高性能纤维中具有非常高的比强度和非常高的比模量的纤维。目前,碳纤维的主要应用领域有航空航天、汽车制造、体育休闲、建筑和工业机械、风电叶片、压力容器等领域,其中航空航天是非常大的碳纤维应用市场。
碳纤维复合材料在纺织机械中的使用在许多方面都比传统材料优越得多。北京体育用品行业用碳纤维种类有哪些
因为碳纤维复合材料机械臂的实际抗疲劳性能往往受制于从复合层方向和载荷方向的角度进行的设计。北京体育用品行业用碳纤维种类有哪些
碳纤维板在固化成型后,为了精度要求或装配需要,还要进行切削、钻孔等后加工。在切削工艺参数、切割深度等相同条件下,选择不同材料、尺寸、形状的刀具和钻头,效果上有很大差异,与此同时,刀具和钻头的力度、方向、时间和温度等因素也会影响到加工的结果。
后加工过程中,尽量选择带金刚石涂层的锋利刀具和整体硬质合金的钻头,刀具和钻头本身的耐磨性决定了加工的质量和工具的使用寿命。如果刀具和钻头不够锋利或者使用不当,不但会加速磨损,提高产品的加工成本,更会造成板材损伤,影响板材的形状、尺寸以及板材上孔、槽等加工部位尺寸的稳定性,严重时会造成材料出现层状撕裂,甚至是块状崩落,导致整块板材的报废。
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