با هم تماس گرفتن
پارچه مخلوط آرامید-کربن ترکیبی از دو تا از الیاف تقویتی با بالاترین عملکرد در مهندسی - سفتی و وزن کم فیبر کربن با چقرمگی و مقاومت در برابر ضربه فیبر آرامید (نوع کولار). نتیجه یک تقویت کننده ترکیبی ترکیبی است که در کاربردهایی که هم استحکام ساختاری و هم تحمل آسیب غیرقابل مذاکره هستند، از هر یک از الیاف به تنهایی بهتر عمل می کند.
کدام پارچه در برابر ضربه بهتر مقاومت می کند؟
در میان منسوجات تقویت سازه، پارچه مخلوط آرامید-کربن بالاترین مقاومت در برابر ضربه را در بین هر هیبرید بافته شده ارائه می دهد - بیش از 40 تا 60٪ از ورقه های الیاف کربن خالص در آزمایش های ضربه Charpy در وزن های منطقه ای معادل. این مزیت عملکرد مستقیماً از مکانیزم جذب انرژی استثنایی فیبر آرامید ناشی می شود.
الیاف آرامید (پاراآرامید، نامهای تجاری Kevlar و Twaron) از طریق ترکیبی از کشیدگی کششی بالا در هنگام شکست (3.5-4٪) و یک ساختار فیبریلار که به تدریج تحت بار دفیبریل میشود، در برابر شکست مقاومت میکنند. الیاف آرامید به جای شکستن مانند فیبر کربن، انرژی را در یک منطقه تغییر شکل بزرگ می کشد و از انتشار ترک در هسته ورقه ای جلوگیری می کند.
در یک بافت هیبریدی، یدکهای آرامیدی که در جهت پود قرار گرفتهاند، ترکهای عرضی ناشی از شکست فیبر کربن در تار را قطع میکنند. این اثر بین لایهای ترک ترک به این دلیل است که لمینتهای هیبریدی از ضربههای مکرر با سرعت کم - ریزش ابزار، قطعات بالستیک، زبالههای جاده - که میتواند یک پانل کربن خالص معادل را جدا کند، جان سالم به در میبرد.
- انرژی ضربه جذب شده است تا 85 ژول بر متر در ضخامت ورقه ورقه 3 میلی متر در هیبرید آرامید-کربن 50/50 در مقابل 52 ژول بر متر برای کربن خالص معادل
- مقاومت فشاری پس از ضربه هیبرید پس از ضربه 25 ژول 78 درصد ارزش سالم را حفظ می کند. کربن خالص 51% را حفظ می کند
- منطقه لایه لایه شدن 30 تا 45 درصد در ورقه های هیبریدی تحت شرایط آزمایش وزن یکسان کوچکتر است
- زندگی خستگی کامپوزیت های هیبریدی بیش از 10 میلیون چرخه تحت بارهای خمشی چرخه ای است که در آن کربن خالص در 6 تا 7 میلیون شکست می خورد.
فیبر کربن در مقابل پارچه آرامید: مقایسه خواص به دارایی
پارچه فیبر کربن خالص و پارچه آرامید خالص هر کدام دارای نقاط قوت و ضعف مستند هستند. پارچه مخلوط آرامید-کربن به طور خاص برای به تصویر کشیدن مزایای هر دو و در عین حال کاهش ضعف حیاتی هر کدام - شکنندگی کربن و ضعف فشاری آرامید - مهندسی شده است.
| اموال | پارچه فیبر کربن خالص | پارچه آرامید خالص | آرامید-کربن هیبرید |
| استحکام کششی | 3500-6000 مگاپاسکال | 2800–3600 مگاپاسکال | 3200-5200 مگاپاسکال |
| مدول کششی | 230-640 گیگا پاسکال | 70-125 گیگا پاسکال | 150-380 گیگا پاسکال |
| مقاومت در برابر ضربه | شکستگی کم - شکننده | عالی | بسیار بالا |
| مقاومت فشاری | عالی | ضعیف (پیچیدگی تحت فشار) | خوب - کربن فشرده سازی را حمل می کند |
| وزن منطقه (معمولی) | 100-400 گرم در متر مربع | 120-450 گرم در متر مربع | 120-400 گرم در متر مربع |
| ماشین کاری | متوسط - گرد و غبار ساینده | مشکل - الیاف ابزار را منحرف می کند | متوسط با ابزار کاربید |
| هزینه هر متر مربع (نسبی) | بالا | متوسط-بالا | بالا (premium over mono-fiber) |
بینش مهندسی
نسبت هیبرید مهم است. بافت کربن-آرامید 50/50 تحمل آسیب را به حداکثر می رساند. بافت کربن غالب 70/30 سفتی را به حداکثر میرساند و در عین حال مقاومت در برابر ضربه را حفظ میکند. انتخاب باید بر اساس بار اولیه باشد - نه زیبایی شناسی.
پارچه آرامید-کربن هیبریدی واقعا چقدر سبک است؟
پارچه مخلوط آرامید-کربن چگالی 1.35-1.45 گرم بر سانتیمتر مکعب در فرم لمینت پخته شده - تقریباً 5 برابر سبکتر از فولاد ساختاری (7.85 گرم بر سانتیمتر مکعب) و 1.8 برابر سبکتر از آلیاژ آلومینیوم (2.7 گرم بر سانتیمتر مکعب) است، در حالی که در استحکام کششی خاص با هر دو تطابق یا بیشتر است.
حق بیمه وزن نسبت به کربن خالص یک مبادله مهندسی عمدی است. چگالی الیاف آرامید (1.44 گرم بر سانتی متر مکعب) به طور جزئی بالاتر از فیبر کربن مدول استاندارد (1.76 گرم بر سانتی متر مکعب) است - به این معنی که پارچه های هیبریدی در بسیاری از پیکربندی ها در هر واحد حجم در واقع کمی سبک تر از کربن خالص هستند، در حالی که جذب انرژی ویژه کامپوزیت در هر گرم به میزان قابل توجهی بالاتر است.
کدام برنامه ها به پارچه مخلوط آرامید-کربن نیاز دارند؟
قطعات سازهای که عملکرد باربر اولیه را با قرار گرفتن در معرض ضربه، لرزش یا خستگی دینامیکی ترکیب میکنند، منطقه کاربردی ایدهآل برای پارچه مخلوط آرامید-کربن . کربن خالص برای ساختارهای ساکن کافی است. پارچه هیبریدی زمانی مشخص می شود که حالت شکست به اندازه سفتی مهم باشد.
مقررات FIA برای مسابقات کلاس فرمول ساخت آرامید-کربن هیبریدی را در پانل های سلول بقا الزامی می کند. کربن استحکام ساختاری را برای مقاومت در برابر تغییر شکل فراهم می کند. لایههای آرامید انرژی تصادف را بدون ایجاد تکه تکه شدن شدیدی که پانلهای کربن خالص در ضربههای انرژی بالا ایجاد میکنند، جذب میکنند.
پانل های کف هواپیما، سازه های سطل بالای سر و پانل های لاین بار از پارچه هیبریدی استفاده می کنند که در آن انطباق با آتش، دود و سمیت (FST) FAA با مقاومت در برابر ضربه ناشی از بارگیری مسافر و تماس با تجهیزات زمینی تلاقی می کند. الیاف آرامید مقاومت ذاتی در برابر شعله دارد و بار افزودنی ضد شعله رزین را کاهش می دهد.
بدنه قایقهای مسابقهای و پانلهای بدنه قایقهای گشتی پرسرعت، پارچه هیبریدی را برای نواحی بالا که در معرض برخورد امواج و ضربههای زباله قرار دارند، مشخص میکنند. بهبود 40 تا 60 درصدی در جذب انرژی ضربه به طور مستقیم بروز لایه لایه شدن و آسیب از طریق بدنه در سرویس را کاهش می دهد.
بدنه وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین و بالها از پارچه هیبریدی استفاده میکنند که قابلیت بقای محموله در تصادف یک الزام طراحی است. بافت هیبریدی 120 تا 200 گرم در متر مربع به پوست بدنه کمتر از 400 گرم اجازه می دهد در حالی که یدک های آرامید از خلاءهای اویونیک در برابر آسیب تماس با زمین در هنگام فرودهای سخت محافظت می کند.
مخازن تحت فشار با سیم پیچ برای ذخیره گاز طبیعی فشرده (CNG) و هیدروژن از الگوهای سیم پیچ هیبریدی استفاده می کنند که آرامید مهار ترکیدگی در جهت حلقه را فراهم می کند و کربن سختی محوری را فراهم می کند. این ترکیب با ضخامت دیواره کمتر از طرح های تک الیافی، الزامات کشتی نوع IV GTR شماره 13 سازمان ملل را برآورده می کند.
سوالات متداول
آیا می توان از پارچه هیبریدی آرامید-کربن در فرآیندهای چیدمان مرطوب استفاده کرد؟
بله. پارچه های هیبریدی با فرآیندهای لایه برداری مرطوب استاندارد، تزریق خلاء (VARTM) و فرآیندهای پیش آغشته سازی سازگار هستند. الیاف آرامید کمی آبدوست هستند و پس از بریده شدن باید خشک نگهداری شوند و به سرعت پردازش شوند. برای تزریق، یک اپوکسی با ویسکوزیته پایین زیر 500 mPas در 25 درجه سانتیگراد برای دستیابی به رطوبت کامل از طریق معماری فیبر مخلوط بدون لکه های خشک در رابط های یدک کش کربن-آرامید توصیه می شود.
چگونه پارچه مخلوط آرامید-کربن را بدون ساییدگی برش دهم؟
از قیچی سرامیکی (قیچی کولار) یا سیستم برش تیغه نوسانی استفاده کنید. قیچی فولادی استاندارد به سرعت در برابر الیاف آرامید صاف می شود و لبه های فرسوده ای تولید می کند که لمینت را آلوده می کند. برای برش CNC، یک روتر کاربید چند دندانه با سرعت بالا با نگهدارنده خلاء مانع از بیرون کشیدن فیبر می شود. همیشه روی یک تخته پشتی قربانی برش دهید و لبه های برش را با رزین رقیق شده فوراً ببندید.
چه سیستم های رزینی با پارچه آرامید-کربن هیبریدی سازگار است؟
رزین های اپوکسی انتخاب استاندارد هستند و بهترین چسبندگی فیبر به ماتریس را برای هر دو نوع الیاف فراهم می کنند. رزین های وینیل استر در کاربردهای دریایی به دلیل پایداری هیدرولیتیک آنها استفاده می شود. رزین های فنولیک برای کاربردهای سازگار با FST هوافضا مشخص شده اند. رزین های پلی استر توصیه نمی شوند - انقباض آنها در طول پخت باعث ایجاد ریز ترک در رابط یدک کش آرامید-کربن می شود و مقاومت برشی بین لایه ای را 15 تا 25 درصد کاهش می دهد.
آیا پارچه مخلوط آرامید-کربن برای پردازش اتوکلاو مناسب است؟
بله، و پردازش اتوکلاو (معمولاً 120-180 درجه سانتیگراد در 6-7 بار) با کیفیت ترین لایه های هیبریدی با محتوای خالی کمتر از 1٪ و حداکثر کسر حجمی فیبر (55-65٪) تولید می کند. نسخه های پیش آغشته پارچه هیبریدی پردازش اتوکلاو را ساده می کند و در کاربردهای ساختاری هوافضا استاندارد است. انواع پیش آغشته خارج از اتوکلاو (OOA) نیز برای قطعات بزرگی که اندازه اتوکلاو یک محدودیت است در دسترس هستند.
+86-13961668677
شماره 61 ، جاده Xingyuan ، دهکده Jiefang ، شهر Gushan ، شهر جیانگین ، استان جیانگسو ، چین.