เส้นด้ายคาร์บอนไฟเบอร์ที่ทนต่อการออกซิเดชั่นใหม่สำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง: การทอและกระบวนการขดลวด

1. ภาพรวมของเทคโนโลยีการทอและคดเคี้ยว

การทอและม้วนเป็นสองวิธีหลักสำหรับการประมวลผลเส้นด้ายคาร์บอนไฟเบอร์ พวกเขาสามารถแปลงวัสดุไฟเบอร์ให้เป็น preforms ด้วยรูปร่างและฟังก์ชั่นเฉพาะ เทคโนโลยีการทอผ้าเหมาะสำหรับชิ้นส่วนการผลิตที่มีรูปร่างที่ซับซ้อนโดยเส้นใยการสานข้ามเพื่อสร้างโครงสร้างสองมิติหรือสามมิติ ในขณะที่เทคโนโลยีที่คดเคี้ยวคือการหมุนเส้นใยบนแมนเดรลไปตามเส้นทางที่เฉพาะเจาะจงซึ่งมักใช้ในการผลิตชิ้นส่วนแกนสมมาตรเช่นท่อและภาชนะรับความดัน

สำหรับ เส้นด้ายคาร์บอนไฟเบอร์ที่ทนต่อการออกซิเดชั่นใหม่สำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการทอและคดเคี้ยวไม่เพียง แต่จำเป็นต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดการประมวลผลของคาร์บอนไฟเบอร์แบบดั้งเดิม แต่ยังต้องเอาชนะความท้าทายเพิ่มเติมที่เกิดจากสารต้านอนุมูลอิสระ แม้ว่าการเคลือบสารต้านอนุมูลอิสระจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุที่อุณหภูมิสูง แต่ก็อาจส่งผลกระทบต่อความยืดหยุ่นและประสิทธิภาพการประมวลผลของเส้นใยดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการควบคุมกระบวนการที่ซับซ้อนมากขึ้นในระหว่างการทอผ้าและขดลวด

2. กระบวนการทอผ้าของเส้นด้ายคาร์บอนไฟเบอร์ต้านอนุมูลอิสระ
การทอผ้าเป็นกระบวนการของเส้นใยการสานข้ามตามรูปแบบที่แน่นอนเพื่อสร้างโครงสร้างตาข่าย

(1) การปรับสภาพเส้นใย
ก่อนที่จะทอผ้าเส้นด้ายคาร์บอนไฟเบอร์ต้านอนุมูลอิสระมักจะต้องได้รับการปรับสภาพเพื่อให้แน่ใจว่ากำลังพันธะระหว่างการเคลือบผิวและเมทริกซ์ไฟเบอร์ วิธีการปรับสภาพรวมถึงการทำความสะอาดพื้นผิวและการเคลือบด้วยการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน ฯลฯ โดยมีจุดประสงค์เพื่อลดการแตกของเส้นใยหรือการเสื่อมสภาพของประสิทธิภาพที่เกิดจากการเคลือบที่ไม่สม่ำเสมอในระหว่างการทอผ้า

(2) อุปกรณ์ทอผ้าและการตั้งค่าพารามิเตอร์กระบวนการ
เส้นด้ายคาร์บอนไฟเบอร์ต่อต้านออกซิเดชั่นมักจะทอโดยใช้เครื่องทอผ้าอัตโนมัติและอุปกรณ์จำเป็นต้องมีการควบคุมความตึงเครียดที่มีความแม่นยำสูงและฟังก์ชั่นการควบคุมความเร็ว เนื่องจากการปรากฏตัวของสารต้านอนุมูลอิสระความเปราะบางของเส้นใยอาจเพิ่มขึ้นดังนั้นความตึงเครียดและความเร็วจะต้องถูกควบคุมอย่างเคร่งครัดในระหว่างกระบวนการทอเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกของเส้นใย นอกจากนี้พารามิเตอร์เช่นมุมทอและความหนาแน่นของเส้นใยจะต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของส่วนประกอบสุดท้าย

(3) การทอของส่วนประกอบที่มีรูปร่างซับซ้อน
ในการใช้งานที่อุณหภูมิสูงส่วนประกอบจำนวนมาก (เช่นใบพัดกังหันและโล่ความร้อน) มีรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนซึ่งทำให้ความต้องการเทคโนโลยีทอผ้าสูงขึ้น ผ่านเทคโนโลยีการทอผ้าสามมิติเส้นด้ายคาร์บอนไฟเบอร์ต่อต้านการออกซิเดชั่นสามารถสานเข้ากับ preforms ที่อยู่ใกล้กับรูปร่างขององค์ประกอบสุดท้าย เทคโนโลยีนี้ไม่เพียง แต่สามารถปรับปรุงการใช้วัสดุ แต่ยังลดขั้นตอนการประมวลผลที่ตามมาและลดต้นทุนการผลิต

(4) การควบคุมคุณภาพระหว่างการทอผ้า
ในระหว่างกระบวนการทอผ้าการตรวจสอบความตึงเครียดของเส้นใยแบบเรียลไทม์มุมทอและความสมบูรณ์ของการเคลือบเป็นกุญแจสำคัญในการรับรองคุณภาพของ preforms ด้วยการแนะนำระบบตรวจสอบอัจฉริยะปัญหาที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการทอผ้าสามารถค้นพบและแก้ไขได้ในเวลาที่เหมาะสมซึ่งจะเป็นการปรับปรุงอัตราผลตอบแทน

3. กระบวนการขดลวดของเส้นด้ายคาร์บอนไฟเบอร์ต้านอนุมูลอิสระ

เทคโนโลยีที่คดเคี้ยวเป็นวิธีการประมวลผลที่เส้นใยจะถูกแผลรอบ ๆ แมนเดรลตามเส้นทางที่เฉพาะเจาะจงเพื่อสร้างองค์ประกอบแกนสมมาตร

(1) การออกแบบและการเตรียมแมนเดรล

Mandrel เป็นเครื่องมือสำคัญในกระบวนการขดลวดและรูปร่างและขนาดของมันจะกำหนดลักษณะทางเรขาคณิตขององค์ประกอบสุดท้ายโดยตรง สำหรับส่วนประกอบที่ซับซ้อนในการใช้งานที่อุณหภูมิสูง Mandrel มักทำจากวัสดุทนอุณหภูมิสูง (เช่นเซรามิกหรือกราไฟท์) และมีความแม่นยำในการกลึงเพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำมิติ

(2) การวางแผนเส้นทางที่คดเคี้ยว

การออกแบบเส้นทางที่คดเคี้ยวจำเป็นต้องพิจารณาคุณสมบัติเชิงกลของส่วนประกอบและลักษณะของเส้นด้ายคาร์บอนไฟเบอร์ต้านอนุมูลอิสระ ผ่านการออกแบบคอมพิวเตอร์ช่วย (CAD) และเทคโนโลยีการจำลองเส้นทางที่คดเคี้ยวสามารถปรับให้เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าการกระจายของเส้นใยในส่วนประกอบและประสิทธิภาพที่ดีที่สุด

(3) อุปกรณ์ขดลวดและการควบคุมกระบวนการ

เส้นด้ายคาร์บอนไฟเบอร์ป้องกันออกซิเดชั่นมักจะบาดเจ็บโดยใช้เครื่องขดลวดซีเอ็นซีและอุปกรณ์จำเป็นต้องมีการควบคุมความตึงเครียดที่มีความแม่นยำสูงและฟังก์ชั่นการควบคุมอุณหภูมิ เนื่องจากการปรากฏตัวของสารต้านอนุมูลอิสระจึงต้องหลีกเลี่ยงความตึงเครียดหรืออุณหภูมิที่มากเกินไปในระหว่างกระบวนการขดลวดเพื่อป้องกันการแตกของเส้นใยหรือการเคลือบผิว พารามิเตอร์เช่นความเร็วที่คดเคี้ยวและระยะห่างของเส้นใยจะต้องมีการควบคุมอย่างแม่นยำตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของส่วนประกอบ

(4) การรักษาและการโพสต์
หลังจากที่คดเคี้ยว preform มักจะต้องได้รับการรักษาเพื่อรวมเส้นใยเข้ากับวัสดุเมทริกซ์ (เช่นเรซินหรือเซรามิก) สำหรับเส้นด้ายคาร์บอนไฟเบอร์ที่ทนต่อการเกิดออกซิเดชันในการใช้งานอุณหภูมิสูงกระบวนการบ่มจะต้องดำเนินการภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงเพื่อให้แน่ใจว่าคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระของวัสดุและความเสถียรอุณหภูมิสูง หลังจากการบ่มส่วนประกอบจะต้องได้รับการรักษาพื้นผิวและการทดสอบคุณภาพเพื่อให้แน่ใจว่าเป็นไปตามข้อกำหนดสำหรับการใช้งาน