Anglies rankovių apdorojimo technologija ir pritaikymas
Anglies rankovės (grafito rankovės/anglies pluošto rankovės) yra vamzdiniai komponentai, pagaminti iš didelio našumo anglies pagrindu pagamintų medžiagų, pasižyminčios tokiomis savybėmis kaip atsparumas aukštai temperatūrai, atsparumas korozijai ir didelis šiluminis/elektrinis laidumas. Jie plačiai naudojami tokiose pramonės šakose kaip gamyba, aviacijos ir kosmoso ir naujos energijos. Žemiau yra išsamus jų apdorojimo technologijos ir pagrindinių taikymo sričių suskirstymas.
I. Anglies rankovių apdorojimo technologija
1. Žaliavų pasirinkimas
Grafito rankovės: Pagaminta iš aukšto grynumo grafito (pelenų turinys<0.5%) or isostatic graphite (isotropic).
Anglies pluošto rankovės: Naudokite „Pan“ arba žingsnis pagrindu pagamintą anglies pluoštą „PrePreg“ (pvz., T300/T700 klasė).
2. Pagrindiniai gamybos procesai
(1) grafito rankovių apdorojimas
|
Proceso žingsnis |
Aprašymas |
Pagrindiniai parametrai |
|
Žaliavų paruošimas |
Naftos/adatos kokso kalcinavimas → Smulkinimas ir siuvimas (optimizuotas dalelių dydžio pasiskirstymas) |
Dalelių santykis: šiurkštus/vidutinis/bauda=4: 3: 3 |
|
Formavimas |
Išspaudimas (vamzdinės formos) arba izostatinis presavimas (sudėtingos struktūros) |
Slėgis: 50–100 MPa (izostatinis) |
|
Kepimas |
Lėtas šildymas iki 800–1200 laipsnių apsauginėje atmosferoje segtuvų karbonizacijai |
Ciklo laikas: 15–30 dienų |
|
Grafitizavimas |
Elektrinis šildymas iki 2500–3000 laipsnių kristalinio grafito konversijai |
Atsparumas: mažesnis arba lygus 10 μΩ · m |
|
Apdirbimas |
Tikslus CNC posūkis/šlifavimas (ID tolerancija ± 0. 05 mm) |
Paviršiaus šiurkštumas: RA mažesnis arba lygus 1,6 μm |
(2) Anglies pluošto rankovių apdorojimas
|
Proceso žingsnis |
Aprašymas |
Pagrindiniai parametrai |
|
Prepreg Prep |
Anglies pluoštas, impregnuotas epoksidine/fenolio derva (dervos kiekis: 40–50%) |
Pluošto orientacija: 0 laipsnis /90 laipsnio arba ± 45 laipsnių išdėstymas |
|
Vamzdžių formavimas |
Grupės apvija ar pultyzija (nuolatinis pluošto armatūra) |
Kietinimo temp: 120–180 laipsnis (autoklavas) |
|
Post apdorojimas |
Aukštos temperatūros karbonizacija (1000–1500 laipsnių) arba grafitizacija (neprivaloma) |
Tankis: didesnis arba lygus 1,6 g/cm³ |
Ii. Pagrindinės anglies rankovių pritaikymai
1. Aukštos temperatūros pramoninė įranga
Puslaidininkių pramonė:
Thermal field sleeves for monocrystalline silicon growth furnaces (CZ furnaces), withstanding >2000 laipsnis.
SiC epitaksinės įrangos dujų srauto vamzdžiai.
Fotoelektros pramonė:
Izoliacinės rankovės, skirtos polisilicon luitų krosnims, mažinant šilumos nuostolius.
2. Aviacija
Raketiniai varikliai:
Purkštukų gerklės įdėklai (grafito rankovės), atsparūs abliacijai ir trumpalaikei 3000 laipsnių temperatūrai.
Palydovinės konstrukcijos:
Anglies pluošto rankovės, skirtos lengvam atraminių rėmų rėmeliams (didesnis stiprumo ir svorio santykis nei aliuminis).
3. Naujos energijos ir chemijos pramonės šakos
Kuro elementai:
Grafito bipolinio plokštelės srauto lauko vamzdžiai (laidūs/atsparūs korozijai).
Branduolinė pramonė:
Anglies rankovės, esančios aukštos temperatūros dujose aušinamuose reaktoriuose, tarnaujančios kaip neutronų moderatoriai ir konstrukciniai komponentai.
4. Kiti laukai
Medicinos prietaisai:
Rentgeno mašina besisukantys anodo atraminiai vamzdžiai (didelis šilumos laidumas, atsparios radiacijos atsparumo).
Išplėstinė gamyba:
Apsauginės rankovės šildymo elementams vakuume sukepinant krosnis.
Iii. Veiklos pranašumai ir iššūkiai
1. Privalumai
|
Nuosavybė |
Grafito rankovės |
Anglies pluošto rankovės |
|
Šilumos atsparumas |
Mažiau arba lygus 3000 laipsnių (inertinė atmosfera) |
Mažiau arba lygus 2000 laipsnių (su antioksidacijos danga) |
|
Šilumos laidumas |
100–150 W/(m·K) |
5–50 W/(m · k) (ašinis) |
|
Stiprybė |
Gniuždomasis stiprumas didesnis arba lygus 80 MPa |
Tempimo stiprumas didesnis arba lygus 2000 MPa |
2. Iššūkiai
Grafito rankovės: Trapūs, linkę į pjaustymą apdirbant (reikia deimantų įrankių).
Anglies pluošto rankovės: Mažas tarplamininis šlyties stiprumas, todėl reikia optimizuoto pluošto klojimo projektavimo.
Iv. Ateities tendencijos
1,Hibridizacija:
Graphito + anglies pluošto kompoziciniai dizainai (pvz., Anglies pluoštu sustiprintos grafito rankovės).
2,Tikslus apdirbimas:
Lazerinis/ultragarsinis pjaustymas sudėtingoms geometrijoms.
3,Išlaidų sumažinimas:
Smulkintos anglies pluošto suspaudimo liejimas pigesnėms anglies pluošto rankovėms.
Išvada
Anglies rankovės yra nepakeičiamos ekstremaliose aplinkose dėl jų unikalių savybių.Atrankos gairės:
Aukštos temperatūros/laidumo poreikiai→ Aukšto grynumo grafito rankovės
Lengvas/didelis stiprumas→ Anglies pluošto rankovės
Sudėtingos formos→ Prioritetas