1. نظرة عامة على التكنولوجيا والنسج
النسيج واللف هما طريقتان رئيسيتان لمعالجة خيوط ألياف الكربون. يمكنهم تحويل مواد الألياف إلى تشكيلات بأشكال ووظائف محددة. تقنية النسيج مناسبة لتصنيع قطع الغيار ذات الأشكال المعقدة عن طريق الألياف الناجحة لتكوين بنية ثنائية الأبعاد أو ثلاثية الأبعاد ؛ في حين أن التكنولوجيا المتعرجة تتمثل في ترميم الألياف على مغزل على طول مسار معين ، والذي يستخدم غالبًا لتصنيع الأجزاء المحورية مثل الأنابيب وأوعية الضغط.
ل غزل ألياف الكربون المقاومة للأكسدة الجديدة للتطبيقات عالية الحرارة ، لا يحتاج تطبيق تكنولوجيا النسيج والتعويذة إلى تلبية متطلبات المعالجة لألياف الكربون التقليدية ، بل يحتاج أيضًا إلى التغلب على التحديات الإضافية التي تجلبها الطلاء المضاد للأكسدة. على الرغم من أن الطلاءات المضادة للأكسدة تعمل على تحسين الأداء العالي درجات الحرارة للمواد ، إلا أنها قد تؤثر أيضًا على مرونة الألياف ومعالجتها ، لذلك يلزم التحكم في العملية الأكثر تطوراً أثناء النسيج واللف.
2. عملية نسج خيوط ألياف الكربون المضادة للأكسدة
النسيج هو عملية الألياف الناجحة وفقًا لنمط معين لتشكيل بنية شبكة.
(1) المعالجة الألياف
قبل النسيج ، عادة ما تحتاج إلى معالجة خيوط ألياف الكربون المضادة للأكسدة لضمان قوة الترابط بين طلاء السطح ومصفوفة الألياف. تشمل طرق المعالجة التنظيف السطحي وتجانس الطلاء ، وما إلى ذلك ، بهدف الحد من كسر الألياف أو تدهور الأداء الناجم عن طلاء غير متساو أثناء النسيج.
(2) معدات النسيج وإعداد المعلمات العملية
عادة ما يتم نسج خيوط ألياف الكربون المضادة للأكسدة باستخدام آلات النسيج الآلية ، ويجب أن يكون للمعدات وظائف التحكم في التوتر عالية الدقة. نظرًا لوجود طلاء مضادات الأكسدة ، قد يزداد هشاشة الألياف ، وبالتالي يجب التحكم في التوتر والسرعة بشكل صارم أثناء عملية النسيج لتجنب كسر الألياف. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أيضًا تحسين المعلمات مثل نسج زاوية وكثافة الألياف وفقًا لمتطلبات الأداء للمكون النهائي.
(3) نسج المكونات المعقدة
في التطبيقات ذات درجة الحرارة العالية ، تحتوي العديد من المكونات (مثل شفرات التوربينات والدروع الحرارية) على أشكال هندسية معقدة ، مما يضع متطلبات أعلى على تكنولوجيا النسيج. من خلال تقنية النسيج ثلاثية الأبعاد ، يمكن نسج خيوط ألياف الكربون المضادة للأكسدة إلى تشكيلات قريبة من شكل المكون النهائي. لا يمكن لهذه التكنولوجيا تحسين استخدام المواد فحسب ، بل يمكن أيضًا تقليل خطوات المعالجة اللاحقة وتقليل تكاليف الإنتاج.
(4) مراقبة الجودة أثناء النسيج
أثناء عملية النسيج ، تعد مراقبة التوتر الأليفي في الوقت الفعلي وزاوية النسيج وسلامة الطلاء هي المفتاح لضمان جودة التشكيلات. من خلال إدخال نظام مراقبة ذكي ، يمكن اكتشاف المشكلات التي تحدث أثناء عملية النسيج وتصحيحها في الوقت المناسب ، وبالتالي تحسين معدل العائد.
3. عملية تعويذة خيوط ألياف الكربون المضادة للأكسدة
إن تقنية اللف هي طريقة معالجة يتم فيها جرح الألياف حول مغزل على طول مسار معين لتشكيل مكون متماثل المحور.
(1) تصميم المغزل والإعداد
يعد Mandrel أداة أساسية في عملية اللف ، ويحدد شكله وحجمه مباشرة الخصائص الهندسية للمكون النهائي. بالنسبة للمكونات المعقدة في التطبيقات ذات درجة الحرارة العالية ، عادةً ما يكون المغزل مصنوعًا من مواد مقاومة للدرجات الحرارة العالية (مثل السيراميك أو الجرافيت) ويتم تصنيعها بدقة لضمان دقة الأبعاد.
(2) تخطيط مسار متعرج
يحتاج تصميم مسار اللف إلى النظر في الخواص الميكانيكية للمكون وخصائص خيوط ألياف الكربون المضادة للأكسدة. من خلال التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) وتكنولوجيا المحاكاة ، يمكن تحسين مسار اللف لضمان توزيع موحد للألياف في المكون والأداء الأمثل.
(3) معدات اللف والتحكم في العملية
عادةً ما يتم جرح غزل ألياف الكربون المضاد للأكسدة باستخدام آلة لف CNC ، ويجب أن يكون للمعدات وظائف التحكم في التوتر عالية الدقة. نظرًا لوجود طلاء مضادات الأكسدة ، يجب تجنب التوتر أو درجة الحرارة المفرطة أثناء عملية اللف لمنع كسر الألياف أو سفك الطلاء. يجب أيضًا التحكم في المعلمات مثل سرعة اللف وتباعد الألياف بدقة وفقًا لمتطلبات الأداء للمكون.
(4) المعالجة وما بعد المعالجة
بعد التعويذة ، يجب أن يتم علاج التشكيل عادةً للجمع بشكل كامل بين الألياف مع مادة المصفوفة (مثل الراتنج أو السيراميك). بالنسبة لغزل ألياف الكربون المقاوم للأكسدة في التطبيقات ذات درجة الحرارة العالية ، يجب إجراء عملية المعالجة في ظل ظروف درجة حرارة عالية لضمان خصائص مضادات الأكسدة للمواد واستقرار درجات الحرارة العالية. بعد المعالجة ، يحتاج المكون أيضًا إلى معالجة السطح واختبار الجودة لضمان تلبية متطلبات الاستخدام .
سابق
