فیبر کربن در صنعت فولاد
آنچه در این مطلب میخوانید:
فیبر کربن
گاهی اوقات در نشریات با استفاده از املای بریتانیایی به عنوان “فیبر کربن” نامیده می شود، مواد فیبر کربنی از گرافیت یا سایر منابع کربن برای کمک به تقویت کامپوزیت ها استفاده می کنند. مهندسان نانو در توسعه طیف وسیعی از محصولات نوآورانه با استفاده از الیاف کربن در ترکیب با پلیمرها، سرامیک ها و فلز به عنوان اجزای سازنده کمک کرده اند. این الیاف گاهی اوقات به صورت بافته شده در پارچه ها ظاهر می شوند.
تولید فیبر کربن
امروزه، ساخت بسیاری از مواد تخصصی فیبر کربن تا حد زیادی به صورت اختصاصی باقی مانده است. حوزه نانوتکنولوژی در سال‌های اخیر رشد انفجاری داشته است زیرا دانشمندان مهندسی مواد را در سطح میکروسکوپی آموخته‌اند. فناوری فیبر کربن به طور گسترده ای بر فناوری نانو متکی است. این حوزه از سال 2005 به یک صنعت چند میلیارد دلاری تبدیل شده است.
انواع فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی به تولید اقلام مختلف فیبر کربن در بازار تجاری امروز کمک می کند. طبق گزارش‌ها، در بیشتر موارد، تولید الیاف کربن حداقل به پنج مرحله نیاز دارد: چرخیدن، تثبیت کننده، کربن کردن، انجام درمان های سطحی و سایزبندی. با این حال، فرآیندهای خاص درگیر ممکن است به طور گسترده ای متفاوت باشند، که تعمیم گسترده را غیرممکن می کند.
1- چرخیدن
بر اساس گزارش ها، هر دو پلی اکریلونیتریل رزین مصنوعی و زمین ژلاتینی از قطران زغال سنگ یا نفت اغلب به عنوان پیش ساز در برخی از محصولات فیبر کربن مدرن عمل می کنند. سازندگان از فرآیندهای شیمیایی و مکانیکی مختلفی برای تراز کردن اتم‌های کربن (عمدتاً) در رشته‌های بلند استفاده می‌کنند تا فیبرهای قوی با قطر بین 5 تا 10 میکرومتر تشکیل دهند. آنها این مواد را کش می دهند.
2- تثبیت کننده
اتم‌های کربن موجود در رشته‌ها در سطح مولکولی به هم متصل شده‌اند. سازندگان فیبر کربن محصولات خود را برای از بین بردن ناخالصی ها، طبق گزارش ها در بیشتر موارد با کمک محیط های کنترل شده با دما، پالایش می کنند. گرما ممکن است واکنش های شیمیایی مورد نظر را تحریک کند. دستکاری های مکانیکی بیشتر نیز ممکن است در این مرحله رخ دهد.
3- کربن کردن
کربن سازی با کمک دماهای بسیار بالا و استفاده از گازهای خاص اتفاق می افتد. از آنجایی که فرآیندهای اختصاصی گاهی اوقات متفاوت است، احتمالاً تغییراتی در طول فرآیند کربن سازی بسته به نیاز سازنده رخ می دهد.
4- انجام درمان های سطحی
هم پیش سازهای منفرد و هم فرآیندهای مکانیکی خاص ممکن است بر اساس سیستم اختصاصی مورد استفاده برای تولید اجزای فیبر کربنی در محصولات تجاری، بین یک کارخانه تولیدی و کارخانه دیگر متفاوت باشد. تحقیقات در حال انجام در این زمینه برای تولید الیاف کربن قوی جدید برای استفاده تجاری نهایی ادامه دارد. در بیشتر موارد، سازندگان احتمالاً پوشش‌های سطحی محافظ را روی مواد فیبر کربنی نهایی اعمال می‌کنند.
5- سایز بندی
مرحله نهایی در ساخت الیاف کربن شامل برش الیاف کربن به ابعاد دلخواه برای استفاده در محصولات خاص پس از اعمال پوشش های مورد نظر اضافی بر روی الیاف است. سازنده الیاف کربن را به شکل قابل استفاده تری برای تولید پارچه یا محصولات دیگر سازماندهی می کند. به عنوان مثال، برخی از شرکت‌ها قبل از تولید پارچه، الیاف کربن را روی ماسوره‌های صنعتی بزرگ قرار می‌دهند.
طبقه بندی فیبر کربن
برخی از منابع، الیاف کربن را با استفاده از سیستم اندازه‌گیری همان پوند فشار در هر اینچ مربع که برای طبقه‌بندی مایعات یا گازهایی که تحت فشار نگه داشته یا خارج می‌شوند، طبقه‌بندی می‌کنند. در مورد الیاف کربن، مدول کششی الیاف کربن به عنوان قابلیت مقاومت در برابر شکستن در حین کشش، امکان دسته بندی از مدول کششی “کم” تا “فوق العاده بالا” را فراهم می کند. این پارامترها نشان می دهد که سازندگان تمام الیاف کربن را با قدرت یکسان تولید نمی کنند.
برنامه های کاربردی برای فیبر کربن
امروزه الیاف کربن کاربرد گسترده ای در بسیاری از صنایع پیدا کرده اند. این ماده کامپوزیتی قوی و نسبتاً سبک در ابتدا مورد توجه تولیدکنندگان نظامی و هوافضا قرار گرفت. به طور قابل تصور، الیاف کربن ممکن است به اجزای داخل فضاپیما، هواپیما، ماهواره ها، سیستم های تسلیحاتی و زره کمک کنند. بدیهی است که بسیاری از کاربردهای آن احتمالاً فراتر از محدوده دانش عمومی باقی می مانند.
در سال های اخیر، بسیاری از صنایع دیگر شروع به استفاده از محصولات فیبر کربنی کرده اند. آنها شامل صنعت انرژی، صنعت حمل و نقل و صنعت کالاهای مصرفی هستند. به عنوان مثال، برخی از آسیاب‌های بادی از تیغه‌های تقویت‌شده با فیبر کربن روی توربین‌های بادی بزرگ برای کمک به تولید انرژی از نیروی باد استفاده می‌کنند. چندین خودروساز نیز شروع به استفاده از مواد فیبر کربنی برای کمک به تولید بدنه خودروهای قوی و در عین حال سبک وزن کرده‌اند. الیاف کربن حتی به بخش کالاهای مصرفی تجاری نیز نفوذ کرده است. امروزه برخی از تولیدکنندگان اجزای فیبر کربنی را در ظروف آشپزی خود تبلیغ می کنند.
مزایای استفاده از فیبر کربن
محصولات فیبر کربن مجموعه مهمی از مزیت ها را در اختیار تولیدکنندگان قرار می دهند.
- محصولات ساخته شده از این ماده در برخی شرایط استحکام کششی عالی را نشان خواهند داد. به عنوان مثال، هنگامی که در زره بدن استفاده می شود، در برابر پرتابه های نافذ محافظت می کنند.
- الیاف کربن از یک عنصر ارزان قیمت و به راحتی در دسترس استفاده می کنند. تولیدکنندگان می توانند کربن را از منابع مختلف پیدا کنند. اگرچه فرآیندهای تولید مورد نیاز برای تولید الیاف کربن هنوز به سرمایه گذاری قابل توجهی نیاز دارد، هزینه این مواد ممکن است در نهایت کاهش یابد.
- الیاف کربن دارای مزایای وزنی هستند. این عامل ممکن است هزینه های مربوط به حمل و نقل آنها را کاهش دهد. به عنوان اجزای محصولات مونتاژ شده، الیاف کربن استحکام بیشتری را بدون تحمیل حجم و وزن می‌افزایند.
- الیاف کربن تصفیه شده ممکن است مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی ایجاد کنند. با این حال، در برخی از محیط‌های سخت، الیاف کربن تصفیه‌شده ممکن است یک انتخاب عالی برای بخش‌های خاص باشد.
- طبق گزارش‌ها، الیاف کربن بافته شده در معرض دمای بالا یکپارچگی ابعادی خود را از دست نمی‌دهند. به عنوان مثال، کامپوزیت های فیبر کربن سرامیکی بدون از دست دادن شکل، گرما را هدایت می کنند. ضرایب قابل اعمال انبساط حرارتی مزایایی را برای تولید کنندگان ارائه می دهد.
کلام آخر
برخی از تولیدکنندگان قطعات فلزی محصولات فیبر کربنی را در قطعات ترکیب می‌کنند تا استحکام و مقاومت بیشتری در برابر خوردگی ایجاد کنند. پارچه های بافته شده از الیاف کربن سفتی و استحکام را ارائه می دهند. الیاف کربن به طور محکم با سرامیک، پلاستیک یا مواد دیگر پیوند می خورند تا مجموعه وسیعی از اقلام بادوام، طولانی مدت و وزن نسبتا سبک ایجاد کنند.
مطالب ارائه شده در مقاله روندهای بازار و چشم انداز آینده صنعت فولاد فقط برای اهداف اطلاعات عمومی است.شرکت آرمان گستر اقتدار ضمانت یک خرید مطمئن را به شما می دهد و مرجع تخصصی خرید و فروش آهن آلات و کلیه مقاطع فولادی است که شما در جهت ثبت درخواست میتوانید با واحد مشاوره و فروش شرکت آرمان گستر اقتدار (آهن آرمان) در ارتباط باشید.
در حالی که مطمئن شدیم اطلاعات دقیق و قابل اعتمادی ارائه می دهیم، اما خوانندگان باید با یک متخصص واجد شرایط یا وکیل برای هر گونه نگرانی و سؤال خاص مشورت کنند.برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد انواع آهن آلات و فولاد و موضوعات مرتبط دیگر مقالات ما را مطالعه فرمایید.
شما میتوانید برای مشاوره خرید آهن آلات و مقاطع فولادی ، برای پروژه های خود و دریافت قیمت روز با شماره 02158336،شرکت آرمان گستر اقتدار( آهن آرمان) تماس بگیرید تا کارشناسان ما، پاسخگوی سوالات شما باشند.
