Karbon Fiber Nedir?

Karbon lifi, inert atıl gazla elde edilen karbonun büyük bir kısmı olan organik maddeyi (rion) ısıtmak için kullanılan lifli bir filamenttir. Karbon fiber, poliakrilitril ve bitüm vb. Gibi farklı malzemeler üretir. Karbon lifi siyah, suda çözücü olmayan ve kokusuz. Asitlere, alkalilere ve organik çözücülere karşı yüksek direnç gösterirler. Karbon fiber, 0,5 genişliğinde ve 100 metre uzunluğunda rulo şeklinde sağlanır. Lifler, karbon liflerinin sıfır ve iki yön yönüne paralel olduğu yönde, iki yönde karbon lifinin sıfır ve burun olduğu yönde yönlendirilir. Karbon elyaf, güçlendirme, güçlendirme ve tamir yapıları, savunma sanayii, otomotiv endüstrisi ve diğer birçok önemli endüstri gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Karbon kompozit CFRP’lerin imalatında kullanılan lifler genellikle epoksi reçinesi grubunun üyeleriyle üyelere ve elementlere bağlanır ve yapıdaki çeşitli elementlerin yükleme kapasitesini ve kayma ve eğilme dayanımını artırabilir.

Karbon fiber

Karbon lifleri, patlayıcı olmayan lifler olarak kabul edilen yüksek bir ısı direncine sahiptir. Karbon fiberin hafifliği, kompozit ve güçlendirme endüstrisinde yaygın uygulamalara yol açan modüle karşı dayanıklı olmasını sağlar. En iyi karbon fiber faydaları, ağırlık üzerinden çok yüksek çekme dayanımıdır. Karbon lifi X ışınlarına karşı geçirimsizdir. Karbon fiber teller, çeşitli kristalli formlarda yapılan karbon fiberden yapılır. Karbon fiber, cam elyaf ve bileziğe göre daha yüksek esnekliğe sahiptir. Ayrıca, farklı sıcaklıklarda karbon fiberin termal genleşme katsayısı düşüktür, bu da karbon fiberin boyutunu farklı sıcaklıklarda stabil ve stabil kılar. Bir elastikiyet modülü ve farklı gerilme kuvvetleri olan tek yönlü ve çift yönlü dokulu bu karbon elyafı, çeşitli beton yapıların kompozit uygulaması ve güçlendirilmesi için kullanılır. Havacılık endüstrisi ilk ve aynı zamanda karbon elyafın ana tüketicisidir. Çünkü bu endüstri düşük ağırlıkta malzeme, sertlik ve tokluk, düşük ısıl genleşme katsayısı ile yüksek direnç gerektirir.

Karbon elyaf üretiminin kaynakları şunlardır:

1) Bitkilerden veya selülozdan yapılmış karbon fiber

2) bitümden üretilmiş karbon lifi

3) Poliakrilik nitrürden yapılmış karbon lifi (PAN)

Şu anda, karbon fiber ve poliakril nitril (PAN) daha ileri düzeydedir.

Bitüm ve poliakril nitrilden yapılan karbon fiberin karşılaştırılması:

Poli (akrilonitril) sentetik elyaf (PAN) çok yüksek bir dirence sahiptir, ancak ekonomik olarak mümkün değildir. Kömür damıtma işleminden elde edilen bitümden elde edilen lifler, sentetik liflerden daha ucuzdur ancak daha az dirençli ve modüllüdür. Aynı zamanda, sentetik elyaf, bitümden yapılan karbon elyafın uzunluğunun değiştirilmesini mümkün kılan daha yüksek bir modüle sahiptir.

Adımlar ve poliakril nitrilin karbon fiberinin nasıl üretileceği

1) İplikçilik

Bu aşamada, poliakrilik nitriller dişli hale getirilir ve ardından eğirme makinelerinde elyaf içine püskürtülür.

2) oksidasyon

Bu aşamada, lifler yaklaşık 2 saat boyunca yaklaşık 200 ila 300 derece santigrat derecesinde hava veya uygun gazların varlığına yerleştirilir, buna ayrıca bir stabilizasyon adımı adı verilir.

3) Kömürleşme

Bu aşamada, karbon fiberler azot gazı varlığında 1000 ila 1700 ° C sıcaklıkta istiflenmelidir. Bu aşamadan sonra, 200-300 gigapaskal gerilme modülü, 3 gpa basınç dayanımı ve kayma modülü dahil liflerin özellikleri de 15 gigapaskal olacaktır.

4) Grafitleşme

Bu aşamada, yüksek gerilme modülüne sahip lifler durgun bir ortamda 2500-3000 sıcaklıkta özel fırınlara yerleştirilir. 600-600 GPa’lık gerilme modülü, 16 gigapaskal basınç dayanımı ve kayma modülü dahil elyafın özellikleri de 10 gpap olacak, bu aşamadan sonra karbon-elyaf çapı 5 ila 7 mikrona ulaşacaktır.

Adımlar ve Bitümden Karbon Fiber Nasıl Hazırlanır

Bitümde kullanılan en önemli kaynaklar polivinil klorür, asfalt ve kömür katranıdır.Bu ucuz malzemelerin ve bu yöntemin yüksek verimliliğinden dolayı karbon elyaf üretimi oldukça dikkate alınmaktadır. Hızlı bir şekilde tepeye ulaşır ve ayrıca hızlı bir şekilde soğur (erime) Karbon fiber bağ, oksitleyici ortamda çapraz bağlar yoluyla elde edilir.

Karbon Fiber Kategorisi

Karbon fiberler, filamentlerin sayısına, ısı direncine ve elastik modüllere göre sınıflandırılır.

Flamingo sayısına göre karbon fiberlerin bölünmesi

Elyafların TOW denilen 24.000’den az bir filament numarası vardır, bu da küçük bir sayı ve 24.000’den fazla parmağın filamentleri anlamına gelir.

Mekanik özelliklerin Yang veya Elastic modülüne göre karbon fiberlerin bölünmesi aşağıdaki gibidir:

• 540 gpa’dan daha yüksek oldukça elastik modül lifleri
• Yüksek elastikiyet modülü lifleri 350 ila 450 gpa arasında değişmektedir.
• 250 ila 350 gigapaskal modülü olan orta elastik elyaf
• 2000 gigapaskaldan daha düşük bir modül ve 3000 megapaskaldan daha yüksek bir gerilme mukavemeti ile düşük elastikiyet modülü lifleri
• Çekme dayanımı çok yüksek olan karbon lifi 5.000 mega-Pascal’dan fazladır.

Isı bazlı karbon fiber yarılması

• MH fiberleri 2000 santigrat dereceden yüksek bir ısıl işlem sıcaklığına sahiptir
• SH lifleri yaklaşık 1500 santigrat derecedir
• İnce lif TH, 1000 derecenin altında

Karbon Fiberin Avantajları

1) Karbon fiberin X ışınlarına karşı uyumsuzluğu ve artan taşıma kapasitesi

2) Ağırlığa göre çekme dayanımı ve yüksek elastik karbon fiber modülü

3) Karbon fiber, elektrik iletkenidir.

4) düşük karbon fiber termal genleşme katsayısı ve yüksek elastikiyet katsayısı

5) Yüksek karbon fiber yorgunluğu mukavemeti

6) Çok düşük varyasyon yaklaşık 0.1

7) Asit korozif ortamlara ve kimyasal maddelere karşı dayanıklı

8) Karbon fiber, çelik gibi diğer geleneksel malzemelerden daha güçlü ve çelikten% 70 daha hafiftir.

9) Düşük ağırlık ve dayanıklılığı nedeniyle uçak endüstrisinde karbon elyaf yerine alüminyum kullanılmıştır.

10) Karbon fiberin esnekliğinden dolayı kumaşları dokuma ve üretme yeteneği

11) Karbon fiber, gerilme testinde çelikten 4 kat, alüminyumdan 8 kat daha dayanıklıdır.

12) Daha hafif karbon fiberlerin aksine, diğer metallere göre bükülmesi daha zordur.

13) Karbon fiberin yüksek esnekliğinden dolayı kavisli yüzeylerde, özellikle dairesel kolonda takviye alanında kullanılabilir.

14) Taşıma kapasitesini arttırın ve yapının eğilme ve kayma dayanımını arttırın

15) Karbon elyaf, cam elyaftan ve Kevlar’dan daha yüksek bir elastik katsayısına sahiptir.

Karbon Fiberin Dezavantajları

1) Karbon, yalıtkan parçalarda kısa devreye neden olan elektriksel bir iletkendir.

2) Karbon fiberlerin ani darbelere karşı düşük darbe dayanımı

3) Karbon elyaf fiyatları

4) Arızada gerilme

5) Sınırlı uzunluk değişimlerinden dolayı (yaklaşık 0.1), liflerin net olduğu kabul edilir.