Guia de processamento de compostos de fibra de carbono
Compósitos de fibra de carbono: guia de processamento
Processar compósitos de fibra de carbono (CF) é um negócio complicado, considerando que a maioria dos engenheiros que pensam em produzir ou projetar têm experiência em projetos de peças metálicas.é chamado de alumínio preto e seu design e fabricação foram descritos como arte negra.O que é mesmo?
O objetivo deste guia de projeto é fornecer informações gerais e especificações sobre materiais compostos de fibra de carbono e algumas diretrizes para projetar produtos leves de alto desempenho com compostos de fibra de carbono.
Por que fibra de carbono
Os compostos de fibra de carbono têm propriedades mecânicas excepcionais em comparação com metais e plásticos homogêneos.O material é forte, rígido e leve.Esses compostos são o material de escolha para aplicações onde o desempenho leve e superior é fundamental, como componentes para espaçonaves, aviões de caça e carros de corrida.
O que são compostos de fibra de carbono
Os materiais compostos são feitos combinando reforço (fibra) com matriz (resina), e esta combinação de fibra e matriz fornece características superiores a qualquer um dos materiais isoladamente.Em um material composto, a fibra carrega a maior parte da carga e é o principal contribuinte nas propriedades do material.A resina ajuda a transferir carga entre as fibras, evita que elas se dobrem e une os materiais.
Quanto custa?
Historicamente, os compostos de fibra de carbono eram muito caros, o que limitava seu uso apenas a aplicações especiais.No entanto, nos últimos dezessete anos, conforme o consumo aumentou e a automação nos processos de fabricação aumentou, o preço dos compósitos de fibra de carbono diminuiu.O efeito combinado reduziu o custo geral dos produtos de alumínio de alta qualidade.Hoje, os compostos de fibra de carbono são economicamente viáveis em muitas aplicações, como artigos esportivos, barcos de alto desempenho, veículos de alto desempenho e maquinário industrial de alto desempenho.
Formulários
Os materiais compostos são extremamente versáteis.O engenheiro pode escolher entre uma ampla variedade de fibras e resinas para obter as propriedades desejadas do material.Além disso, a espessura do material e as orientações das fibras podem ser otimizadas para cada aplicação.
As vantagens dos compósitos de fibra de carbono são:
1. Alta rigidez específica (rigidez dividida pela densidade)
2. Alta resistência específica (força dividida pela densidade)
3. Coeficiente de expansão térmica extremamente baixo (CTE)
4. Radiografia transparente (devido ao seu baixo peso molecular)
Em que aplicações são usados os compósitos de fibra de carbono?
O posicionamento exclusivo dos compostos de fibra de carbono com alta resistência específica, rigidez e baixo CTE fornece a eles um lugar único em muitas áreas de aplicação, conforme mostrado na tabela abaixo:
Aplicações típicas para compósitos de fibra de carbono
Informação de Design
Os compostos de fibra de carbono são considerados "materiais de design" porque as peças podem ser personalizadas para ter resistência e / ou rigidez nas direções e locais necessários.Isso é obtido colocando materiais estrategicamente e orientando a direção da fibra para melhor atender aos requisitos.Além disso, a flexibilidade de projeto e fabricação que os compostos de fibra de carbono oferecem oferece oportunidades para otimizar o projeto, como consolidar e incorporar muitos recursos in-situ, para reduzir ainda mais o preço total da peça.
Ferramental
Os moldes são usados para definir a forma das peças compostas.A parte composta pegará todas as formas e características dos moldes;portanto, a qualidade da peça é fortemente influenciada pela qualidade do molde.Os moldes podem ser machos ou fêmeas.Os moldes fêmeas são os mais comuns e irão produzir uma peça com uma superfície externa lisa, enquanto um molde macho produzirá uma superfície interna lisa.Um molde correspondente (macho e fêmea) é necessário se a peça for consolidada por meio de uma prensa.
Ferramentas de duas partes, comumente chamadas de "concha"
Os moldes podem ser feitos de materiais compostos, epóxi preenchido com metal ou usinados em alumínio ou aço.O tipo de molde e materiais utilizados dependem do tipo de peça e da quantidade de produção.
Processo de manufatura
Produção avançada de fibra de carbono normalmente realizada usando fibra de carbono pré-impregnada com resinas termofixas.Os dois métodos principais usados são:
1. Layup de mão
A disposição manual de materiais tecidos pré-impregnados ainda é uma grande parte da indústria de manufatura de compósitos, exigindo as habilidades e a experiência de uma força de trabalho humana para transformar camadas planas em formas complexas.É capaz de produzir peças complexas e de alto desempenho, mas pode ser um processo caro e altamente variável.
2. Colocação automatizada de fibra (AFP)
Os principais itens a serem considerados são a largura da fibra que você está usando e o raio do rolo de compactação.
