Nuevo hilo de fibra de carbono resistente a la oxidación para aplicaciones de alta temperatura: proceso de tejido y devanado

1. Descripción general de la tecnología de tejido y sinuosa

El tejido y el devanado son dos métodos principales para procesar hilos de fibra de carbono. Pueden transformar los materiales de fibra en preformas con formas y funciones específicas. La tecnología de tejido es adecuada para la fabricación de piezas con formas complejas de fibras de tejido cruzado para formar una estructura bidimensional o tridimensional; Si bien la tecnología de bobinado es para enrollar las fibras en un mandril a lo largo de una ruta específica, que a menudo se usa para fabricar piezas axisimétricas, como tuberías y vasos a presión.

Para Nuevo hilo de fibra de carbono resistente a la oxidación para aplicaciones de alta temperatura , la aplicación de la tecnología de tejido y devanado no solo necesita cumplir con los requisitos de procesamiento de la fibra de carbono tradicional, sino que también necesita superar los desafíos adicionales traídos por los recubrimientos antioxidantes. Aunque los recubrimientos antioxidantes mejoran el rendimiento de los materiales a alta temperatura, también pueden afectar la flexibilidad y el rendimiento de procesamiento de las fibras, por lo que se requiere un control de procesos más sofisticado durante el tejido y el devanado.

2. Proceso de tejido de hilo de fibra de carbono antioxidante
El tejido es el proceso de fibras de tejido cruzado de acuerdo con un determinado patrón para formar una estructura de malla.

(1) Pretratamiento de fibra
Antes de tejer, los hilos antioxidantes de fibra de carbono generalmente deben pretratarse para garantizar la resistencia de unión entre su recubrimiento superficial y la matriz de fibra. Los métodos de pretratamiento incluyen la limpieza de la superficie y la homogeneización de recubrimiento, etc., con el objetivo de reducir la rotura de la fibra o la degradación del rendimiento causada por el recubrimiento desigual durante el tejido.

(2) Configuración de parámetros de tejido de equipos y procesos
Los hilos de fibra de carbono antioxidación generalmente se tejen utilizando máquinas de tejido automatizadas, y el equipo debe tener funciones de control de tensión y regulación de velocidad de alta precisión. Debido a la presencia del recubrimiento antioxidante, la fragilidad de la fibra puede aumentar, por lo que la tensión y la velocidad deben controlarse estrictamente durante el proceso de tejido para evitar la rotura de la fibra. Además, los parámetros como el ángulo de tejido y la densidad de fibra también deben optimizarse de acuerdo con los requisitos de rendimiento del componente final.

(3) Tejimiento de componentes de forma compleja
En aplicaciones de alta temperatura, muchos componentes (como las cuchillas de la turbina y los escudos de calor) tienen formas geométricas complejas, lo que establece mayores demandas en la tecnología de tejido. A través de la tecnología de tejido tridimensional, los hilos de fibra de carbono antioxidación se pueden tejer en preformas que están cerca de la forma del componente final. Esta tecnología no solo puede mejorar la utilización del material, sino que también reducir los pasos de procesamiento posteriores y reducir los costos de producción.

(4) Control de calidad durante el tejido
Durante el proceso de tejido, el monitoreo en tiempo real de la tensión de la fibra, el ángulo de tejido y la integridad del recubrimiento es la clave para garantizar la calidad de las preformas. Al introducir un sistema de monitoreo inteligente, los problemas que ocurren durante el proceso de tejido se pueden descubrir y corregir de manera oportuna, mejorando así la tasa de rendimiento.

3. Proceso de devanado de hilo de fibra de carbono antioxidante

La tecnología de devanado es un método de procesamiento en el que las fibras se enrollan alrededor de un mandril a lo largo de una ruta específica para formar un componente axisimétrico.

(1) Diseño y preparación del mandril

El mandril es una herramienta clave en el proceso de devanado, y su forma y tamaño determinan directamente las características geométricas del componente final. Para los componentes complejos en aplicaciones de alta temperatura, el mandril generalmente está hecho de materiales resistentes a alta temperatura (como cerámica o grafito) y está mecanizada con precisión para garantizar la precisión dimensional.

(2) Planificación de rutas de bobinado

El diseño de la ruta de devanado debe considerar las propiedades mecánicas del componente y las características del hilo antioxidante de fibra de carbono. A través del diseño asistido por computadora (CAD) y la tecnología de simulación, la ruta de devanado se puede optimizar para garantizar la distribución uniforme de las fibras en el componente y el rendimiento óptimo.

(3) Equipo de devanado y control de procesos

El hilo de fibra de carbono antioxidante generalmente se enrolla utilizando una máquina de devanado CNC, y el equipo debe tener funciones de control de tensión y regulación de temperatura de alta precisión. Debido a la presencia del recubrimiento antioxidante, se debe evitar la tensión o temperatura excesiva durante el proceso de devanado para evitar la rotura de la fibra o el desprendimiento de recubrimiento. Los parámetros como la velocidad de devanado y el espacio de fibra también deben controlarse con precisión de acuerdo con los requisitos de rendimiento del componente.

(4) curado y postprocesamiento
Después del devanado, la preforma generalmente debe curarse para combinar completamente la fibra con el material de la matriz (como la resina o la cerámica). Para el hilo de fibra de carbono resistente a la oxidación en aplicaciones de alta temperatura, el proceso de curado debe llevarse a cabo en condiciones de alta temperatura para garantizar las propiedades antioxidantes del material y la estabilidad de alta temperatura. Después del curado, el componente también debe ser tratado en superficie y probado para garantizar que cumpla con los requisitos para su uso.