Fabricação e processamento de peças de fibra de carbono

2025-09-09 09:57:41

Os compósitos de fibra de carbono, com sua excepcional relação resistência/peso e liberdade de design, estão remodelando o cenário de fabricação de componentes industriais modernos. Este artigo se aprofundará nas seis etapas principais da fabricação de componentes de fibra de carbono, revelando os segredos para a criação de produtos compostos de alta qualidade.

1. Corte pré-impregnado: a precisão começa

A fabricação de componentes de fibra de carbono normalmente começa com o pré-impregnado. Os pré-impregnados são divididos em dois tipos: termofixos e termoplásticos. Os pré-impregnados termofixos requerem armazenamento em baixa temperatura e devem ser removidos do armazenamento refrigerado e refrigerados antes do uso; os pré-impregnados termoplásticos, por outro lado, podem ser usados ​​diretamente. Dos dois tipos de fibra de carbono, o termofixo é o mais utilizado. Este artigo concentra-se em produtos termofixos de fibra de carbono. Com base nos desenhos do projeto, esses pré-impregnados são cortados usando um sistema de corte para adaptar com precisão a forma e o tamanho desejados, com tolerâncias de ±0,1 mm. Isto garante a precisão do contorno de componentes complexos e os prepara para processamento posterior.

2. Design de disposição: camada por camada meticulosamente elaborada

Cada componente tem sua própria configuração de ferramentas exclusiva, que determina como o pré-impregnado é colocado. O design do layup é crucial, pois impacta diretamente no desempenho do produto final. Com base nos requisitos reais de desempenho do produto, os engenheiros usam a análise de elementos finitos para fazer engenharia reversa do plano de disposição, determinando a orientação e o número de camadas para garantir resistência e estabilidade estrutural. Este processo é demorado, mas cada detalhe deve ser rigorosamente controlado para garantir a alta qualidade do produto final. A tecnologia de disposição gradiente é implementada nas principais áreas de suporte de carga, permitindo que a contagem de camadas locais chegue a mais de 80, melhorando significativamente a eficiência do suporte de carga estrutural.

3. Processo de Moldagem: Criando a Forma Perfeita

A moldagem é uma etapa fundamental na transformação do pré-impregnado em um componente acabado. Os métodos de moldagem comuns incluem moldagem por compressão de alta temperatura e moldagem em autoclave. A escolha depende dos requisitos específicos do componente, como complexidade estrutural, padrões de desempenho e orçamento de custos. A moldagem por compressão de alta temperatura é mais adequada para componentes pequenos e complexos, enquanto a moldagem em autoclave é mais adequada para componentes grandes e monolíticos. Através destes processos de moldagem, é criada a peça inicial do componente de fibra de carbono, mas este é apenas o primeiro passo.

4. Usinagem de Precisão: Buscando a Excelência

Após a formação, a peça bruta requer acabamento adicional para atender aos requisitos finais do projeto. Esta etapa inclui corte e perfuração CNC para garantir a precisão dos componentes e os requisitos de montagem. Devido às propriedades únicas da fibra de carbono, o processo de usinagem requer atenção cuidadosa na seleção da ferramenta e ajuste dos parâmetros operacionais para evitar problemas como arrancamento da fibra e separação da matriz. Por exemplo, ferramentas revestidas de diamante são usadas com tecnologia de lubrificação mínima, as velocidades do fuso atingem 20.000 rpm e as taxas de avanço são otimizadas para 800 mm/min. Isto alcança uma precisão de usinagem de IT7 e uma rugosidade superficial de Ra ≤ 0,8 μm.

5. Tratamento de Superfície: Melhorando Aparência e Funcionalidade

Após o acabamento, as peças de fibra de carbono passam por tratamento superficial. A maioria dos produtos produzidos pela Zhishang New Materials passa por um processo de revestimento de três estágios, que chamamos de sistema de revestimento de três estágios. Primeiro, as peças são limpas e o agente desmoldante removido. Em seguida, é aplicado um primer para melhorar a adesão. Uma camada intermediária de tinta colorida ou requisitos funcionais é aplicada. Por exemplo, rolos polares de fibra de carbono condutores/resistentes ao desgaste são necessários nesta etapa. Por fim, é aplicada uma terceira camada de acabamento para realçar a estética do produto. Por exemplo, a superfície de um braço robótico de fibra de carbono deve atingir um acabamento espelhado, que é alcançado durante a terceira camada de acabamento.

6. Inspeção de Qualidade: Rigoroso Controle de Qualidade

Esta etapa envolve rigorosa inspeção de qualidade dos produtos acabados. Os métodos incluem tomografia computadorizada industrial para detectar defeitos internos, medição de coordenadas tridimensionais de dimensões principais e testes de fadiga para simular condições de serviço para verificar a precisão dimensional, a qualidade da aparência e o desempenho real. Somente as amostras que passam em todas as inspeções são aprovadas para produção em massa. Os testes no local também são essenciais, especialmente durante a fase de verificação, para garantir que cada componente atenda aos requisitos do usuário final.

À medida que o desenvolvimento industrial acelera, os componentes de fibra de carbono avançam no sentido de uma maior integração e funcionalidade. Somente estabelecendo uma plataforma de inovação colaborativa para materiais, processos e equipamentos e alcançando avanços em tecnologias-chave, como moldagem em uma etapa de componentes complexos e detecção on-line inteligente, poderemos promover melhor as vantagens de aplicação de peças industriais de fibra de carbono e injetar um novo impulso na fabricação de equipamentos de alta qualidade.