Tuburile din fibră de carbon rezistente la temperaturi ridicate-sunt structuri compozite specializate concepute pentru a-și menține integritatea mecanică și stabilitatea dimensională în medii în care fibra de carbon standard s-ar degrada.
Rezistența la căldură a unui tub din fibră de carbon este determinată aproape în întregime dematrice (rășină)mai degrabă decât fibrele de carbon în sine, deoarece fibrele de carbon pot rezista la temperaturi peste2000 de gradeîn atmosfere inerte.
În timp ce tuburile standard din fibră de carbon folosesc în mod obișnuit rășini epoxidice care se ocupă de până la 80 de grade – 120 de grade, variantele cu temperatură înaltă-utiliză sisteme avansate de rășini pentru a depăși aceste limite semnificativ mai sus.
Sisteme cu rășini
Epoxid cu -Tg ridicată:Produsele epoxidice specializate cu o temperatură ridicată de tranziție sticloasă (Tg) pot funcționa constant la150 grade - 180 grade.
Ester cianat:Oferă proprietăți dielectrice excelente și stabilitate termică, potrivite pentru200 – 250 de grade.
IMC (bismaleimidă):Standardul industrial pentru aplicații aerospațiale de-înaltă performanță, capabile de manipulare250 grade - 300 grade.
Poliimida:Folosite în condiții extreme, aceste rășini pot rezista expunerii pe termen scurt-de până la400 de gradesau mai mare.
Procese de fabricație a tuburilor din fibră de carbon
Producția acestor tuburi necesită un control precis pentru a asigura că rășina se întărește complet și își atinge potențialul termic maxim.
Înfășurarea filamentului:Fibrele continue sunt înfășurate sub tensiune pe un dorn. Acesta este ideal pentru vase sub presiune sau tuburi care necesită o rezistență mare a cercului.
Ambalare rulouri:Foile de fibră de carbon pre-impregnate ("preimpregnate") sunt înfășurate în jurul unui dorn. Acest lucru permite orientări complexe ale fibrelor (0 grade , +/- 45 grade , 90 grade ) pentru a optimiza pentru îndoire și cuplu.
Turnare prin presare:Pentru a obține Tg-ul ridicat necesar, aceste tuburi sunt adesea întărite la presiune și temperatură ridicate într-o autoclavă pentru a elimina golurile și a asigura fracții cu volum mare de fibre.
Tuburile din fibră de carbon rezistente la temperaturi ridicate-sunt esențiale în industriile în care componentele trebuie să supraviețuiască căldurii extreme fără a-și pierde forma sau rezistența. Deoarece fibra de carbon este în mod inerent „rezistentă-la fluaj” (nu se întinde sau nu se deformează în cazul unor solicitări pe termen lung-), ea depășește majoritatea metalelor în medii cu-căldură și încărcare ridicată-.
Mai jos sunt aplicațiile principale clasificate în funcție de industrie și caz de utilizare specific.
1. Industrial și de producție
Tuburile de-înaltă temperatură sunt adesea folosite pentru a înlocui piesele grele din oțel sau aluminiu în fabrici pentru a crește viteza și precizia.
Cuptoare de tratare termică: Folosit ca role sau tije de sprijin pentru piesele mobile prin cuptoare industriale. Spre deosebire de oțel, ele nu se vor deforma și nu se „deforma” la temperaturi ridicate.
Efectori{0}}finali robotici: În turnătorii sau producția de sticlă, brațele robotizate folosesc tuburi din fibră de carbon pentru a manipula materiale fierbinți. Natura ușoară permite robotului să se miște mai repede, în timp ce rezistența la căldură protejează integritatea structurală a brațului.
2. Automotive și Motorsport
În vehiculele-de înaltă performanță, reducerea greutății este vitală, dar multe componente se află lângă motor sau evacuare.
Scuturi termice de evacuare: Tuburi sau jumătăți-tuburi utilizate pentru a acoperi sistemele de evacuare, protejând componentele electronice sensibile de căldura radiantă.Turbocompresor
Conducte: Tuburile din fibră de carbon transportă aer comprimat, încălzit de la turbo la intercooler.
Arbori de transmisie: arborii de transmisie de-înaltă performanță pot genera căldură internă prin frecare înaltă-RPM. Rășinile cu-Tg ridicate împiedică înmuierea arborelui în timpul rulărilor prelungite-la viteză mare.
3. Energie și cercetare
Pile de combustie cu hidrogen: Folosit în carcasele structurale și conductele unde managementul termic este o provocare constantă.
