أجزاء صب ألياف الكربون للحصول على منتجات عالية الجودة
ألياف الكربون ألياف مصنوعة من الكربون حيث تكون الألياف هي القاعدة. ألياف الكربون هي مواد تتكون من خيوط رقيقة من ذرات الكربون والتي عندما يتم ربطها مع راتنج البوليمر البلاستيكي بالحرارة أو الضغط، يتم تكوين فراغ من مادة مركبة خفيفة الوزن وفي نفس الوقت متينة. ألياف الكربون هي مزيج من ألياف الكربون 50% والبلاستيك 50%، مما يجعلها في الأساس بلاستيك أقوى. يمكن للبلاستيك بطبيعته أن ينكسر أو يتشقق بسهولة، ولكن عند دمجه مع ألياف الكربون، تزداد قوته.
ال صب ألياف الكربون تتمتع ألياف الكربون بقوتها في النسيج، وكلما كانت أكثر تعقيدًا، كلما كانت المادة المركبة أكثر متانة. وهذا يجعل ألياف الكربون أغلى وزنًا إلى حد ما عند مقارنتها بالألياف الزجاجية. عند فهم الأجزاء الأساسية لألياف الكربون، وهي البلاستيك وألياف الكربون، يمكننا أن نتفق على أن المفهوم الأساسي لها هو الضغط. يتم ضغط المنتجات المصنوعة من ألياف الكربون لتوزيع البلاستيك بالتساوي في جميع أنحاء القماش، مما لا يترك مجالًا للشقوق. كما يعمل الضغط على جعلها متساوية في الحجم والكثافة.
تتميز ألياف الكربون بطبيعتها بأنها صلبة مثل الفولاذ وحتى قوية مثل الفولاذ. وهذا يجعل ألياف الكربون مقاومة للمواد الكيميائية ويمكنها تحمل درجات الحرارة العالية مع تمدد حراري منخفض. ما يجعل المادة المركبة فريدة من نوعها هو أهميتها الكبيرة في مجالات متنوعة مثل الفضاء، والمعدات الرياضية، وقضبان الصيد، ومضارب البيسبول، ونعال الأحذية، وإطارات الدراجات، وعلب أجهزة الكمبيوتر المحمولة، وحتى في بعض الآلات الموسيقية، وما إلى ذلك. لا ينبغي أن يكون من المستغرب أن ألياف الكربون موجودة أيضًا في الأقمار الصناعية، وصناعة النفط والغاز، والأثاث، والجسور، وشفرات توربينات الرياح، وما إلى ذلك.
ومع ذلك، صب ألياف الكربون له سلبياته حيث يقال أنه مكلف في الإنتاج. أجزاء صب ألياف الكربوننظرًا لتكلفة الإنتاج، لا يتم إنتاج ألياف الكربون بسرعة بكميات كبيرة. طبيعة ألياف الكربون تجعل إنتاجها محدودًا في بعض المنتجات، وقد تسبب هذا في نمو المواد التركيبية التي تشبه ألياف الكربون. هذه النسخ المقلدة لألياف الكربون هي ببساطة بلاستيك يقلد ألياف الكربون. صب ألياف الكربون، أو تحتوي فقط على أجزاء قليلة من ألياف الكربون.
تُعرف ألياف الكربون أيضًا باسم ألياف الجرافيت أو الجرافيت الكربوني، وهي مصنوعة من بوليمرات عضوية عبارة عن سلاسل طويلة من الجزيئات التي تحملها ذرات الكربون. علاوة على ذلك، يتم تصنيع معظم الكربون من عملية البولي أكريلونيتريل، أو ما يسمى بعملية PAN. بينما يتم تصنيع نسبة صغيرة فقط (10%) من عملية الرايون أو قار البترول.
إن استخدام السوائل والغازات والمواد المحددة أمر ضروري في عملية تصنيع نوعية معينة ودرجات وتأثيرات ألياف الكربون. واعتمادًا على المواد الخام التي يستخدمها المصنعون، يوجد اختلاف في تركيبات المواد الخام المستخدمة، وبالتالي، فإنهم يعاملون تركيباتهم باعتبارها أسرارًا تجارية.
في مرحلة تصنيع صب ألياف الكربون، يتم شد المواد الأولية، وهي المواد الخام، إلى ألياف طويلة يتم نسجها في الأقمشة أو دمجها مع عناصر أخرى أو صبها في الأشكال أو الأحجام التي يرغبها المصنع. في تصنيع ألياف الكربون من خلال عملية البولي أكريلونيتريل (PAN)، هناك خمسة قطاعات، وهي:
أ. مرحلة الغزل: يتم خلط البولي أكريلونيتريل مع مكونات أخرى ثم يتم غزله إلى ألياف يتم غسلها وتمديدها.
ب. مرحلة التثبيت: في هذه المرحلة، يتم استخدام التغيير الكيميائي لتثبيت الرابطة.
ج. مرحلة التفحيم: بعد تثبيت الروابط، يتم تسخين الألياف إلى درجة حرارة عالية تشكل بلورات كربون مترابطة بإحكام.
د. معالجة السطح: يتم أكسدة سطح الألياف لتحسين خصائص الترابط.
هـ. الحجم المطلوب: يتم بعد ذلك طلاء الألياف ولفها على بكرات أو قضبان أسطوانية، والتي يتم تحميلها بعد ذلك على آلات الغزل التي تلوي الألياف بأحجام مختلفة. ومع ذلك، بدلاً من نسجها على الأقمشة، يتم إنشاء الألياف في شكل مركبات، وهو ما يتطلب الضغط أو الحرارة أو الفراغ الذي يربط الألياف معًا باستخدام بوليمر بلاستيكي.
