צינורות סיבי פחמן עמידים-בטמפרטורה גבוהה הם מבנים מרוכבים מיוחדים שנועדו לשמור על שלמותם המכנית ויציבות הממדים שלהם בסביבות שבהן סיבי פחמן סטנדרטיים מתכלים.
עמידות החום של צינור סיבי פחמן נקבעת כמעט לחלוטין על ידימטריצה (שרף)במקום סיבי הפחמן עצמם, שכן סיבי פחמן יכולים לעמוד בטמפרטורות מעל2000 מעלותבאטמוספרות אינרטיות.
בעוד שצינורות סיבי פחמן סטנדרטיים משתמשים בדרך כלל בשרף אפוקסי המתמודד עם עד 80 מעלות - 120 מעלות, גרסאות טמפרטורה- גבוהות משתמשות במערכות שרף מתקדמות כדי לדחוף את הגבולות הללו גבוה יותר באופן משמעותי.
מערכות שרף
אפוקסי-גבוה:אפוקסי מיוחדים עם טמפרטורת מעבר זכוכית גבוהה (Tg) יכולים לפעול באופן עקבי150 מעלות - 180 מעלות.
אסתר ציאנט:מציע תכונות דיאלקטריות מעולות ויציבות תרמית, מתאים ל200 מעלות - 250 מעלות.
BMI (ביסמלימיד):תקן התעשייה ליישומי תעופה וחלל בעלי ביצועים גבוהים-, המסוגלים לטפל250 מעלות - 300 מעלות.
פוליאמיד:בשימוש בתנאים קיצוניים, שרפים אלה יכולים לעמוד בחשיפה קצרת טווח-עד400 מעלותאו גבוה יותר.
תהליכי ייצור צינורות סיבי פחמן
ייצור הצינורות הללו דורש בקרה מדויקת כדי להבטיח שהשרף מתרפא במלואו ומשיג את הפוטנציאל התרמי המרבי שלו.
סלילה נימה:סיבים רציפים מלופפים תחת מתח על גבי ציר. זה אידיאלי עבור כלי לחץ או צינורות הדורשים חוזק חישוק גבוה.
עטיפת גלילים:יריעות סיבי פחמן ספוג- מראש ("prepreg") כרוכות סביב ציר. זה מאפשר כיווני סיבים מורכבים (0 מעלות, +/- 45 מעלות, 90 מעלות) כדי לייעל את הכיפוף והמומנט.
יציקת עיתונות:כדי להשיג את ה-Tg הגבוה הנדרש, צינורות אלו נרפאים לעתים קרובות בלחץ וטמפרטורה גבוהים בחיטוי כדי לחסל חללים ולהבטיח שברי נפח סיבים גבוהים.
צינורות סיבי פחמן עמידים-בטמפרטורה גבוהה הם קריטיים בתעשיות שבהן רכיבים חייבים לשרוד חום קיצוני מבלי לאבד את צורתם או חוזקם. מכיוון שסיבי פחמן הם מטבעם "עמידים בפני-זחילה (הם אינם נמתחים או מתעוותים תחת לחץ-לטווח ארוך), הם מתעלמים על רוב המתכות בסביבות-חום גבוה-עומס גבוה.
להלן היישומים העיקריים מסווגים לפי תעשייה ומקרי שימוש ספציפיים.
1. תעשייה וייצור
צינורות-בטמפרטורה גבוהה משמשים לעתים קרובות להחלפת חלקי פלדה או אלומיניום כבדים במפעלים כדי להגביר את המהירות והדיוק.
תנורים לטיפול בחום: משמש כגלילים או מוטות תמיכה להעברת חלקים דרך תנורים תעשייתיים. שלא כמו פלדה, הם לא יתעוותו או "יצנחו" בטמפרטורות גבוהות.
השפעות קצה רובוטיות-: בבתי יציקה או בייצור זכוכית, זרועות רובוטיות משתמשות בצינורות סיבי פחמן כדי לטפל בחומרים חמים. אופי קל המשקל מאפשר לרובוט לנוע מהר יותר, בעוד שעמידות החום מגנה על שלמות המבנה של הזרוע.
2. רכב ומוטורי
בכלי-בעלי ביצועים גבוהים, הפחתת משקל היא חיונית, אך רכיבים רבים יושבים ליד המנוע או הפליטה.
מגני חום פליטה: צינורות או חצאי-צינורות המשמשים לכיסוי מערכות פליטה, הגנה על רכיבים אלקטרוניים רגישים מפני חום קורן. מגדש טורבו
צינורות: צינורות סיבי פחמן מובילים אוויר דחוס ומחומם מהטורבו אל האינטרקולר.
צירי הנעה: צירי הנעה בעלי ביצועים גבוהים- יכולים ליצור חום פנימי באמצעות חיכוך-בסל"ד גבוה. שרפים גבוהים של-Tg מונעים מהפיר להתרכך במהלך ריצות ממושכות במהירות גבוהה-.
3. אנרגיה ומחקר
תאי דלק מימן: משמש במבנה ובצנרת שבה ניהול תרמי הוא אתגר מתמיד.
