ألياف الكربون هي نوع من مادة الكربون الشبيهة بالألياف عالية التقنية. وهي مصنوعة عن طريق تحلل الألياف المصفوفة العضوية في غاز خامل في 1000-3000 ج. ألياف الكربون سوداء ، مع قوة عالية ، وخفيفة الوزن ، والموصلية ، ومقاومة درجات الحرارة العالية ، ومقاومة التآكل ، ومعامل التمدد الصغير وغيرها من الخصائص. الأشكال الرئيسية لمنتجات ألياف الكربون هي: الألياف ، قماش الكربون ، التسبق الفارغ (القماش) ، الألياف المفرومة ، مسحوق الكربون ، حبل الكربون وما إلى ذلك. من بينها ، يشير قماش الكربون إلى النسيج المصنوع من ألياف الكربون. Prepreg فارغ هو ترتيب موحد لألياف الكربون في اتجاه شعاعي (أو منسوجة في قماش من ألياف الكربون الالتفاف واللحمة) ، ثم مشرب مسبقًا بالراتنج لتحويله إلى صفائح (أو preprepreg). الألياف المفرومة تشير إلى قطع قصيرة من ألياف الكربون. مسحوق الكربون هو مسحوق ألياف الكربون الذي يتم إزالته من ألياف الكربون بعد الطحن. ينقسم قماش ألياف الكربون أساسا إلى:نسيج ألياف كربون أحادي الاتجاه(تستخدم أساسا لبناء التعزيز) ، ثنائي الاتجاه ألياف الكربون النسيج (أساسا ثلاث منظمات رئيسية) ، الاعوجاج محبوك ألياف الكربون القماش ، متعددة المحاور ألياف الكربون القماش وهلم جرا.

1. عملية النسيج ونقاط التحكم في نسيج ألياف الكربون.

يجب أن يتم النسيج بالتوتر المناسب ، لأن قوة الشد الالتفاف من ألياف الكربون قوية جدا ، من قوة الشد الالتفاف ، لتلبية النسيج ليست مشكلة. ومع ذلك ، فإن قوة لحمة ألياف الكربون منخفضة جدا ، ومن الصعب جدا ارتداءها ، فمن السهل أن تلائم النسيج ، فمن السهل أن تسبب الشعر من ألياف الكربون في قناة انسداد النسيج ، والشعر لف بعضها البعض ، وليس فتح المكوك ، وحتى يسبب لف خيوط من ألياف الكربون ، نهاية مكسورة ، مما يؤثر على النسيج. كيفية نسج القماش من ألياف الكربون هو وظيفة مفصلة للغاية. بناءً على سنوات من الخبرة في الإنتاج ، طورت الشركة بشكل مستقل نول عالي الأداء مناسب لحياكة الألياف الخاصة. خاصة بالنسبة لنسج قماش ألياف الكربون ، تم العمل على مجموعة من تكنولوجيا الإنتاج الخاصة ونقاط التحكم المناسبة لمواصفات وأصناف مختلفة من قماش ألياف الكربون. مع طرق اختبار مثالية ، تم بنجاح نسج قماش من ألياف الكربون ذو مظهر ممتاز وجودة داخلية.

1.1 السيطرة على التوتر من الغزل الاعوجاج

النسيج من ألياف الكربون تلوح في الأفق لا تستخدم رمح النسيج ، ولكن مباشرة على إطار الاعوجاج. يجب أن يكون مسار الالتفاف سلسًا ويجب تقليل الاحتكاك. يتكون التحكم في شد الالتفاف من بكرات شد من النوع V أو S وبكرات شد الضغط العلوية والسفلية لضمان توحيد شد الشد الالتفاف وشد ورقة الالتفاف اللازمة للنسيج ، وذلك لفتح المكوك وتسهيل النسيج. هنا ، تعد أسطوانة الضغط العلوية والسفلية المستخدمة هي أفضل السماح بالنول ، ولكن يجب مزامنة الفرضية مع حليقة النول ، ويمكن توفير الطاقة من خلال آلية السماح بالنول للطاقة الأصلية.

لا يتم استخدام جهاز التحكم في الشد لالتفاف واحد على إطار الالتفاف بشكل عام. وفقًا للتجربة ، فإن التوتر بين إطار الاعوجاج وأسطوانة الشد صغير جدًا ، طالما أن خيوط الاعوجاج ليست فضفاضة جدًا. في الواقع ، يتم توفير التوتر المطلوب من قبل تلوح في الأفق النسيج أساسا من قبل التوتر الضغط الأسطوانة. إذا تم تطبيق الشد على خيوط الاعوجاج من رف الشد ، فسيتسبب ذلك بسهولة في خيوط ألياف الكربون إلى الصوف ، وهو ما لا يفضي إلى النسيج ، لذلك يجب علينا التحكم في توتر الاعوجاج وتوحيد شد الاعوجاج. عندما يكون التوتر مناسبًا وموحدًا ، ستبدو قطعة قماش ألياف الكربون مسطحة في المظهر ، خاصة في اتجاه الالتفاف. يرجع اختلاف لون السدادة عمومًا إلى التوتر غير المتكافئ لخيوط التواء من ألياف الكربون ، وحجم موجة التواء المتكونة على سطح القماش ليس هو نفسه ، عدد قليل جدًا ناتج عن اختلاف لون ألياف الكربون نفسها ، لكن جودة ألياف الكربون نفسها ليست ضمن نطاق مناقشتنا للنسيج.

1.2 تعديل إدراج اللحمة

بعض المستخدمين يطالبون للغاية بجودة قماش ألياف الكربون. على سبيل المثال ، عندما يتم استخدام نول صاروخ لنسج قطعة قماش من ألياف الكربون ثنائية الاتجاه 1k/1k1/11 (جذر/سم) 800m ، يطلب المستخدم تقليل تلف ألياف الكربون إلى الحد الأدنى. من أجل تقليل تآكل خيوط الاعوجاج ، يتم اعتماد إدخال لحمة صاروخ صلبة. يتم ربط حزام السكة المرن وقضيب ألياف الكربون معًا لتشكيل حزام سيير صلب ، ويتم إزالة الخطاف المقلوب داخل سطح القماش. بهذه الطريقة ، لن يتم فرك خيوط الاعوجاج على خطاف القص عند كل ضرب ، ويمكن ضمان السطح الناعم والمُرتب من قماش الألياف لتقليل الضرر الذي يلحق بألياف الكربون.

يحتاج بعض المستخدمين إلى حافة مطوية من قماش ألياف الكربون ، لأن النول بدون مكوك ينتج حافة صوفية من قماش ألياف الكربون ، في هذه الحالة يمكن نسجها مع نول مكوك. بسبب معالجة ألياف الكربون ، لا يمكن للنول نسج بسرعة كبيرة ، ولكن من الصعب نسج قماش ألياف الكربون مع نول المكوك في حالة السرعة المنخفضة لضمان إدخال اللحمة الطبيعي. لأن المكوك التقليدي ، سواء كان آلية المكوك لأسفل أو في آلية المكوك ، فإن الإكمال الناجح للمكوك لا يعتمد فقط على حجم قوة المكوك ، ولكن يعتمد أيضًا على سرعة النول لإعطاء قوة بوصة. وهذا يعني ، في حالة السرعة المنخفضة ، وكيفية زيادة قوة المكوك لا يمكن أن تضمن وصول المكوك مربع المكوك الجانب المعاكس بسلاسة ، لإصلاح آلية المكوك ، ويمكن استخدام جهاز الطاقة الأصلي من تلوح في الربيع المكوك القوة ، وذلك لحل هذه المشكلة.

بالإضافة إلى ذلك ، يجب أيضًا إصلاح منفذ إدخال لحمة المكوك على نول المكوك ، ويجب تغيير منفذ المكوك إلى منافذ سلسة بأحجام مختلفة وفقًا لاحتياجات نسيج ألياف الكربون المختلفة.

2. تقارب السوق من نسيج ألياف الكربون في الصين

2.1 عقبات السوق لتطبيق منتجات CFRP في الصين

في البناء والجسور وغيرها من المجالات ، من الضروري في بعض الأحيان استخدام قماش من ألياف الكربون لتعزيزه. يتم تحديد جودة قماش ألياف الكربون المستخدم للتعزيز بشكل رئيسي من خلال جودة ألياف الكربون المستخدمة. طالما تتوفر تقنية النسيج الجيدة ، يمكن إنتاج قماش ألياف الكربون عالي الجودة بألياف الكربون الجيدة. في الوقت الحالي ، يتم نسج معظم قماش ألياف الكربون المستخدم في الصين من قبل الشركات المصنعة المحلية. يستخدم قماش ألياف الكربون المستورد بشكل رئيسي لبناء تعزيز قماش أحادي الاتجاه من ألياف الكربون. وفقا لنسج قماش ألياف الكربون ، فإن جودة قماش ألياف الكربون التي تنتجها شركات النسيج الأفضل في الصين هي في الأساس نفس تلك التي تنتجها البلدان المتقدمة الأجنبية ، ولا يوجد فرق أساسي. لأن العديد من المستخدمين المحليين ليسوا على دراية بهذا الوضع ، من أجل تجنب المخاطر والمسؤولية ، لا نستخدم قماش ألياف الكربون في الصين. في الواقع ، يمكن أن تنتج الصين أيضا نفس نوعية القماش من ألياف الكربون. ولكن هناك عقبات واضحة في السوق في تطبيق المنتجات ، لذلك من الصعب التنافس مع المنتجات المستوردة الأخرى.

3. مجال التطبيق والتطوير المستقبلي ل CFRP.

مع تطوير ألياف الكربون ، فإن تطبيق ألياف الكربون أكثر وأكثر شمولاً ، ليس فقط في مجال الفضاء الجوي والمجالات العسكرية الأخرى ، ولكن أيضًا في المناطق المدنية. هناك العديد من الطرق لاستخدام ألياف الكربون. واحدة من أهم الطرق هي نسج ألياف الكربون إلى قماش من ألياف الكربون يلبي جميع أنواع المتطلبات المواصفات ، ومن ثم استخدامه. هنا بعض التطبيقات الرئيسية من قماش ألياف الكربون.

3. 1 تطبيق لتعزيز البناء

ألياف الكربون مادة جديدة لتقوية هياكل الخرسانة في البلدان المتقدمة خلال السنوات العشر الماضية. بفضل خصائصه الميكانيكية الممتازة ، أصبحت CF أكثر وأكثر شعبية في المجال الهندسي. يطلق عليه "النجم الجديد لتقوية الهيكل". تعزيز البناء هو أيضا المجال الأكثر استخداما على نطاق واسع من ألياف الكربون في الصين. الصين بلد معرض للزلازل ، وتكنولوجيا تقوية الزلازل للمباني هي جانب مهم من البحث والتطبيق في مجال الزلازل الهندسية. تُستخدم الخرسانة المسلحة بألياف الكربون (CFRP) على نطاق واسع في تقوية الأعمدة الخرسانية الزلزالية. هيكل CFRP المستعبدين هو نوع جديد من تكنولوجيا التعزيز ، والتي استخدمت على نطاق واسع وأنتجت فوائد اقتصادية كبيرة.

3.2 تستخدم على نطاق واسع في العديد من مجالات الاستخدام المدني.

يستخدم قماش prepreg من ألياف الكربون الذي ينتجه قماش ألياف الكربون على نطاق واسع في تصنيع معدات الصيد ومنتجات الآلات واللوازم الصناعية والسلع الرياضية والأجهزة والضروريات اليومية وغيرها من المجالات ، ولكن أيضًا في صناعة طاقة الرياح وصناعة السيارات والقطارات ومعدات الرياضة والترفيه وصناعة البناء وبناء السفن ، السيارات وغيرها من المجالات. على سبيل المثال ، تستخدم بعض الشركات CFRP لتعزيز الهياكل الفولاذية ، وجنبًا إلى جنب مع التطبيق العملي ، فقد طورت لاصقة خاصة مناسبة لتقوية وإصلاح الهياكل الفولاذية مع CFRP ، مما يوسع مجال تطبيق تكنولوجيا تعزيز CFRP.

4. ملخص

لفترة طويلة ، يعد السعر المرتفع لألياف الكربون بمثابة عنق زجاجة مهمة تؤثر على تطبيق الحجم. ولكن في السنوات الأخيرة ، مع التطور المستمر لصناعة ألياف الكربون ، فإن سعره يتناقص تدريجيًا أيضًا. بما أن سعر ألياف الكربون لا يزال "مدنيًا" ، فإن مجالات التطبيق تتوسع تدريجيًا ، وسيكون الطلب أكبر ، كما يزداد الطلب على نسيج ألياف الكربون.