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碳纤维市场概述,碳纤维复合材料热压罐发布时间:2022-09-04

碳纤维是由碳元素组成的一种特种纤维,将有机纤维在惰性气体当中进行高温氧化、再经过碳化处理便可以得到碳纤维的初级材料。由于以碳纤维为基础与其他材料进行复合得到的碳纤维复合材料具有较高的强度和较好的模量,具有质量轻、耐腐蚀、耐高温、抗疲劳等多种优点,另外,也是由于成本问题,一直没有进行大规模商业化应用。在过去一段时间内,一直作为战略性材料,主要在军工等领域应用。

    从2020 年的全球的应用端来看,应用广泛的领域主要集中在风电叶片、航空航天和体育休闲。

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    其中,尽管从总重量占比来看,航空航天领域只占到 15%的份额,但由于航空航天用碳纤维价格远高于普通碳纤维,因此航空航天领域的碳纤维金额占比达 37.7%。

    近年来,随着复合材料在航空航天领域应用范围的不断扩大,增大零部件的 尺寸,大量减少紧固件数量甚至是不使用紧固件,以构建整体结构,从而制造岀更大型的装配件逐渐成为主流。这种将许多小型零部件集合为大型单组合件的方法,早在20世纪80年代的日本汽车制造业中就曾出现过,经其证实,大型整体构 件能够有效减少装配步骤,降低成本和复杂性,并提高产品质量。复合材料构件 自身的设计与制造特点也易于实现整体化和大型化。在航空航天领域,复合材料 的应用能使许多原来用紧固件组装的部件集成为一个大型单件,并融合原组装部件中所有的设计和强度特点。在制造和装配阶段,更大型连接而成的部件或整体 制造的大型零部件减少了劳动力,消除或显著减少了所需紧固件和配合孔的数量, 同时还具有减重、取消轴向接头、减少装配误差等益处。另外,零部件数量的减 少使供应链的复杂性和装配流程也有所简化。不仅如此,对制造过程的上游也有 益处,固定设备和合同工装的投入将显著减少或取消。制造分段结构时,所有零 部件都要制造、打磨并置于正确工位,以符合装配公差,从而吻合终的装配要 求。用于修边的数控机床、用于夹持和定位的工具以及用于检测的三坐标测量仪 等工艺设备和装置,需提前购买和安装,并由适当人员操作和维修。现代飞行器 制造对精度的要求日益提高,这不仅增加了成本,也使这些投资变得更加复杂。 精密航空航天零部件生产所需机械设备、工具的成本及其复杂性抑制了工厂的灵 活性,而基座、隔离垫等固定装置也限制了工厂的配置更新。这些因素促使主流 航空公司越来越关注大型复合材料构件的整体成型。


    复合材料的共固化大面积整体成型正是复合材料独有的优点和特点之一,是目前世界上在该技术领域大力提倡和发展的重要技术之一。整体成型技术可将几十万个紧固件减少到甚至几百或几千个,从而也可大幅度地减少结构质量,降低装配成本,进而降低制件总成本。大量减少紧固件的结果必然减轻结构因连接带来的增重,减少因连接带来的种种麻烦,终获取的效益是降低成本。

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