1. Definizione e Composizione

Composito in fibra di carbonio Il materiale è un materiale leggero e ad alta resistenza formato combinando fibre di carbonio ad alta resistenza come rinforzo con resina, metallo, ceramica o altri materiali come matrice attraverso processi compositi.

2. Vantaggi principali

Leggero: con una densità di soli 1,5 g·cm⁻³, ovvero circa un quinto di quella dell'acciaio, riduce significativamente il peso proprio dell'attrezzatura.
Elevata resistenza/alto modulo: la sua resistenza alla trazione può raggiungere 3–7 GPa e il modulo elastico varia da 200–700 GPa, superando di gran lunga quello dei metalli tradizionali.
Resistenza alle alte temperature e alla corrosione: rimane strutturalmente stabile a temperature superiori a 200 °C ed è quasi immune ai mezzi corrosivi come acidi, alcali e nebbia salina.

3. Valore nel trattamento termico

Consente al corpo del forno, ai tubi radianti e ai rulli di resistere ai cicli termici senza deformazioni, migliorando l'efficienza termica e riducendo il consumo energetico.

Proprietà dei materiali della fibra di carbonio (resistenza, modulo)

Quali sono le proprietà del materiale (resistenza e modulo) della fibra di carbonio stessa?
1. Resistenza alla trazione
La resistenza alla trazione finale delle fibre di carbonio convenzionali ad alta resistenza varia da 3 a 5 GPa e alcuni tipi ad alto modulo possono superare 6 GPa.
I valori specifici sono influenzati dai tipi di fibra (come PAN e basati sulla pece) e dai processi post-trattamento, con i valori più alti che superano i 7 GPa.

2. Modulo elastico
Il modulo elastico delle fibre di carbonio ad alto modulo varia da 350 a 700 GPa, molto superiore a quello dell'acciaio (200 GPa).
Ciò garantisce che il materiale composito non produca quasi nessuna deformazione elastica significativa sotto sforzo, garantendo l'accuratezza dimensionale degli impianti di trattamento termico.

3. Densità e forza specifica
Con una densità di circa 1,5–2,0 g·cm⁻³, la sua resistenza specifica (resistenza/densità) è più di 20 volte quella dell'acciaio, rendendolo il materiale preferito per le strutture leggere.

4. Confronto completo delle prestazioni
Rispetto ai metalli, alla grafite e alla ceramica, la fibra di carbonio forma una combinazione unica di vantaggi in termini di resistenza, rigidità, coefficiente di dilatazione termica e lavorabilità. Presenta in particolare una migliore tenacità e resistenza alle crepe in ambienti con shock termico ad alta temperatura.

Quali sono i tipi comuni di materiali a matrice di fibra di carbonio?
1. Matrice di resina (CFRP)
Utilizzando resine termoindurenti o termoplastiche come quelle epossidiche e fenoliche come matrice, è la forma tradizionale che rappresenta oltre il 90% del mercato.
È adatto per applicazioni che richiedono elevata resistenza e facilità di lavorazione, come apparecchiature aeronautiche, automobilistiche e per il trattamento termico.

2. Matrice metallica (CFRM)
Utilizzando comunemente alluminio, magnesio, titanio e relative leghe, fornisce una maggiore conduttività termica e resistenza alle alte temperature, rendendolo adatto per componenti strutturali interni dei corpi dei forni.

3. Matrice ceramica (CFRC)
Utilizzando ceramiche come allumina e carburo di silicio come matrice, ha un'eccellente resistenza alle alte temperature e all'usura, utilizzata principalmente in ambienti estremi come gli ugelli dei motori.

4. Matrice di gomma (CFRR)
Utilizzando gomma o poliuretano resistente all'usura, viene utilizzato principalmente per componenti che richiedono flessibilità e resistenza all'usura, come tubi e guarnizioni.

Materiali comuni a matrice di fibra di carbonio

In che modo il diverso contenuto di fibra di carbonio influisce sulla resistenza, rigidità e tenacità dei materiali compositi?
1. Aumento della frazione volumetrica delle fibre → Miglioramento significativo di forza e rigidità
Quando la frazione volumetrica della fibra di carbonio aumenta dal 20% al 30%, la resistenza alla trazione e il modulo elastico del materiale composito mostrano entrambi miglioramenti significativi, dopodiché il tasso di crescita si stabilizza.

2. La duplice natura dell'alto contenuto di fibre
Quando il contenuto di fibre è compreso tra il 55 e il 70%, la resistenza alla rottura del materiale può raggiungere 2-3 volte quella del materiale della matrice, ma la tenacità (assorbimento dell'energia d'impatto) diminuisce, rendendolo soggetto a fratture fragili.

3. Rapporto ottimale nell'ingegneria pratica
In applicazioni come gli impianti per il trattamento termico che richiedono un equilibrio tra resistenza e una certa tenacità, viene spesso utilizzato un contenuto di fibre del 40-50% per ottenere un miglioramento della resistenza pur mantenendo una sufficiente resistenza agli urti.

4. Vantaggi tecnici dell'azienda
Wuxi Junteng Fanghu Alloy Casting Co., Ltd. può regolare con precisione il contenuto di fibra di carbonio in base alle esigenze del cliente e fornire una varietà di prodotti personalizzati come dispositivi per il trattamento termico, tubi radianti e rulli del forno, aiutando gli utenti a trovare l'equilibrio ottimale tra resistenza, rigidità e tenacità.

Impatto del contenuto di fibra di carbonio sulle proprietà dei compositi

Competitività principale di Wuxi Junteng Fanghu Alloy Casting Co., Ltd.
1. Capacità di produzione professionale di leghe resistenti al calore e CFC
Utilizzando tecnologie di fusione a cera persa e centrifuga, i suoi prodotti coprono una varietà di componenti chiave del trattamento termico come tubi centrifughi, tubi radianti, rulli di forni e pale di ventilatori.

2. Rete globale di clienti
Ha fornito prodotti di supporto per produttori di forni di fama internazionale come IPSEN, AICHELIN e SECO WARWICK, con oltre 170 clienti esteri, verificando l'affidabilità e la competitività internazionale dei suoi prodotti.

3. Servizi tecnici e ottimizzazione della soluzione
Oltre a fornire prodotti standard, l'azienda può anche offrire consulenze tecniche e ottimizzazioni personalizzate per gli impianti di trattamento termico, aiutando i clienti a ridurre il consumo energetico e a migliorare l'efficienza del trattamento termico.

4. Garanzia di qualità e consegna
Basandosi su anni di esperienza nella progettazione e produzione di componenti in acciaio legato, controlla rigorosamente i rapporti dei materiali e i processi di trattamento termico per garantire il funzionamento stabile a lungo termine dei prodotti CFC in ambienti corrosivi e ad alta temperatura.

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