Production de fibre de carbone et pièces en fibre de carbone :quelles sont les bases ?

Les fabricants souhaitent des produits de haute résistance et légers. Les entreprises d'élite profitent des fibres de carbone et de leur processus simple.

Est-il temps d'envisager des pièces en fibre de carbone dans votre fabrication ?

Les industries aérospatiale et médicale migrent des pièces vers la production de fibre de carbone. Alors, pour en savoir plus sur le processus et comment il peut fonctionner pour votre produit, lisez la suite.

3 parties de la production de fibre de carbone

La première partie est le processus de pré-imprégnation, qui consiste à fabriquer des feuilles de fibre de carbone. Les fibres de carbone sont tissées en brins uniformes. Ensuite, chauffés ensemble pour créer des feuilles pré-imprégnées.

Après cela, la fabrication est la suivante. La matière première comme la résine époxy forme un composite préfabriqué. Cela comprend le mélange et l'application de résines à durcissement unidirectionnel.

Le produit est prêt une fois durci sous polymérisation à haute température.

Le processus final est le traitement post-imprégné. Par conséquent, cela nécessite plus de résine ajoutée au composite préfabriqué et durci.

Les pièces en fibre de carbone personnalisées sont légères. Ils sont suffisamment solides pour supporter des charges vives de 600 livres par pouce carré sans défaillance. Les autres avantages de l'utilisation de fibres de carbone incluent :

• Résistance à la traction élevée par rapport au rapport poids
• Haute résistance à la fatigue
• Un faible taux de dilatation thermique
• Rapport rigidité/poids amélioré

Classification des fibres de carbone

Le module de traction mesure la force de traction qu'une fibre d'un certain diamètre peut exercer sans se casser. L'unité du module de traction est le psi. La fibre de carbone la plus résistante est environ cinq fois plus résistante que l'acier.

Les fibres de graphite sont des fibres à module ultra-élevé fabriquées à partir de pétrole. Par conséquent, ces fibres ont une structure interne semblable à un cristal tridimensionnel.

Les plastiques sont moulés en longs brins. Ils sont chauffés à très haute température sans les laisser toucher à l'oxygène. Les fibres ne peuvent pas brûler sans oxygène.

Au lieu de cela, la température élevée fait trembler les atomes de la fibre. Par conséquent, la plupart des atomes non carbonés se déplacent.

Le processus de fabrication

Les pièces en fibre de carbone sont formées de polyacrylonitrile ou de rayonne, et parfois de pétrole. Ils sont fabriqués à partir d'un mélange exclusif de longues chaînes de molécules provenant d'atomes de carbone.

Par exemple, voici les principales étapes du processus.

Tournage de fibres

• Le plastique acrylonitrile se mélange à un autre type de plastique pour produire du polyacrylonitrile. Cela se produit dans un processus appelé polymérisation en suspension ou en solution.
• Le plastique se transforme en fibres. Les produits chimiques pompent les fibres dans un bain chimique pour devenir des fibres solides. Ou mélanger du plastique et des produits chimiques chauffés jusqu'à ce qu'ils s'évaporent.
• Après lavage et étirement, les fibres deviennent plus fines. Les molécules s'alignent, chauffent et deviennent fortes.

Stabilisation

• La fabrication de fibres carbonisées nécessite des altérations chimiques. Les fibres chauffent dans l'air à environ 390-590°F (200-300°C) pendant 30-120 minutes. Les fibres captent l'oxygène de l'air et leur schéma de liaison change.
• Le processus de stabilisation peut utiliser diverses techniques. Dans certains cas, les fibres tirent à travers des chambres chauffées. Ou bien, les fibres passent sur des rouleaux chauds et à travers des matériaux maintenus en suspension par de l'air chaud. Par conséquent, certains utilisent de l'air chauffé mélangé à des produits chimiques pour accélérer la stabilisation.

Carbonisation

• Ensuite, les fibres stables chauffent entre 1 830 et 5 500 °F. Ceci pendant plusieurs minutes dans un four qui n'apporte pas d'oxygène aux fibres de la combustion.
• Ensuite, les fibres chauffées perdent des atomes. Cela comprend la vapeur d'eau, l'ammoniac, le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone. En conséquence, les atomes restants forment des cristaux de carbone étroitement liés. Ils s'alignent parallèlement au grand axe de la fibre.

Oxydation de la surface

• Après la carbonisation, la surface des fibres s'oxyde, préparant de meilleures liaisons.
• L'oxydation nécessite l'immersion des fibres dans l'air, le dioxyde de carbone ou l'ozone. D'autre part, d'autres solutions comprennent l'hypochlorite de sodium et l'acide nitrique. Un procédé électrolytique enrobe les fibres.

Dimensionnement des fibres

• Après oxydation, les fibres sont enduites de protection lors du tissage. Les matériaux d'encollage travaillent avec l'adhésif pour former des matériaux composites. Par exemple, les matériaux de revêtement comprennent l'époxyde, le polyester, le nylon et l'uréthane.
• Enroulées sur des bobines, les fibres se tordent ensemble pour former des fils de différentes tailles.

Équipement de production de fibre de carbone

Peu d'entreprises se lancent dans la production de fibre de carbone ou de ses équipements. Pour clarifier, ils préfèrent sous-traiter leurs produits en fibre de carbone à des entreprises expérimentées comme SMI Composites.

Surtout, SMI Composites sait fabriquer des pièces en fibre de carbone de haute qualité. Alors, appelez-nous dès aujourd'hui pour savoir comment nous pouvons fabriquer vos pièces en fibre de carbone personnalisées.