Сярод многіх матэрыялаў кампазітам з вугляроднага валакна (CFRP) надаецца ўсё больш увагі за іх выдатную ўдзельную трываласць, удзельную калянасць, устойлівасць да карозіі і ўстойлівасць да стомленасці.
Розныя характарыстыкі кампазітаў з вугляроднага валакна і металічных матэрыялаў таксама даюць інжынерам розныя дызайнерскія ідэі.
Далей будзе простае параўнанне паміж кампазітамі з вугляроднага валакна і характарыстыкамі і адрозненнямі традыцыйнага металу.
1. Удзельная калянасць і ўдзельная трываласць
У параўнанні з металічнымі матэрыяламі матэрыялы з вугляроднага валакна маюць лёгкі вага, высокую ўдзельную трываласць і ўдзельную калянасць.Модуль вугляроднага валакна на аснове смалы вышэй, чым у алюмініевага сплаву, а трываласць вугляроднага валакна на аснове смалы значна вышэй, чым у алюмініевага сплаву.
2. Праектавальнасць
Металічныя матэрыялы звычайна аднолькавага полу, ёсць з'ява выхаду або ўмоўнага выхаду.А аднаслаёвае вугляроднае валакно мае відавочную накіраванасць.
Механічныя ўласцівасці ўздоўж напрамку валокнаў на 1 ~ 2 парадкі вышэй, чым уздоўж вертыкальнага напрамку валокнаў і ўласцівасці падоўжнага і папярочнага зруху, а крывыя напружання-дэфармацыі з'яўляюцца лінейна-пругкімі да разбурэння.
Такім чынам, матэрыял з вугляроднага валакна можа выбіраць кут кладкі, каэфіцыент кладкі і паслядоўнасць кладкі аднаслаёвай пласціны з дапамогай тэорыі ламінавання.Згодна з характарыстыкамі размеркавання нагрузкі, паказчыкі калянасці і трываласці могуць быць атрыманы дызайнам, у той час як традыцыйныя металічныя матэрыялы могуць быць толькі патоўшчанымі.
У той жа час можна атрымаць неабходную калянасць і трываласць у плоскасці, а таксама унікальную калянасць злучэння ў плоскасці і па-за плоскасцю.
3. Устойлівасць да карозіі
У параўнанні з металічнымі матэрыяламі, матэрыялы з вугляроднага валакна маюць моцную ўстойлівасць да кіслот і шчолачаў.Вугляроднае валакно - гэта мікракрышталічная структура, падобная да крышталя графіту, якая ўтвараецца шляхам графітызацыі пры высокай тэмпературы 2000-3000 °C, якая мае высокую ўстойлівасць да сярэдняй карозіі, у да 50% салянай кіслаты, сернай кіслаты або фосфарнай кіслаты, модуль пругкасці, трываласць і дыяметр застаюцца ў асноўным нязменнымі.
Такім чынам, у якасці армавальнага матэрыялу вугляроднае валакно мае дастатковую гарантыю ўстойлівасці да карозіі, розная матрычная смала ўстойлівасць да карозіі адрозніваецца.
Як і звычайная эпаксідная смола, армаваная вугляродным валакном, эпаксідная смола мае лепшую ўстойлівасць да надвор'я і пры гэтым добра захоўвае сваю трываласць.
4. Анты стомленасць
Дэфармацыя сціску і высокі ўзровень дэфармацыі з'яўляюцца асноўнымі фактарамі, якія ўплываюць на стомленасць кампазітаў з вугляроднага валакна.Уласцівасці стомленасці звычайна падвяргаюцца выпрабаванням на стомленасць пад ціскам (R = 10) і ціскам на расцяжэнне (r = -1), у той час як металічныя матэрыялы падвяргаюцца выпрабаванням на стомленасць на расцяжэнне пад ціскам (R = 0,1).У параўнанні з металічнымі дэталямі, асабліва дэталямі з алюмініевага сплаву, дэталі з вугляроднага валакна валодаюць выдатнымі ўласцівасцямі да стомленасці.У галіне аўтамабільных шасі і гэтак далей кампазіты з вугляроднага валакна маюць лепшыя перавагі прымянення.Пры гэтым эфекту выемкі ў вугляродным валакне практычна няма.Крывая SN пры выпрабаванні з надрэзам такая ж, як і пры выпрабаванні без надрэзу на працягу ўсяго тэрміну службы большасці ламінатаў з вугляроднага валакна.
5. Аднаўляльнасць
У цяперашні час спелая матрыца вугляроднага валакна зроблена з тэрмарэактыўнай смалы, якую цяжка выняць і выкарыстоўваць зноў пасля отвержденія і сшывання.Такім чынам, складанасць аднаўлення вугляроднага валакна з'яўляецца адным з вузкіх месцаў прамысловага развіцця, а таксама тэхнічнай праблемай, якую неабходна тэрмінова вырашыць для шырокамаштабнага прымянення.У цяперашні час большасць метадаў перапрацоўкі ў краіне і за мяжой маюць высокі кошт і іх цяжка індустрыялізаваць.Вугляроднае валакно Walter актыўна вывучае рашэнні, якія можна перапрацаваць, завяршыла шэраг узораў пробнай вытворчасці, эфект аднаўлення добры, з умовамі масавай вытворчасці.
Заключэнне
У параўнанні з традыцыйнымі металічнымі матэрыяламі матэрыялы з вугляроднага валакна валодаюць унікальнымі перавагамі ў механічных уласцівасцях, лёгкай вазе, магчымасці праектавання і ўстойлівасці да стомленасці.Аднак яго эфектыўнасць вытворчасці і цяжкае аднаўленне ўсё яшчэ з'яўляюцца вузкімі месцамі яго далейшага прымянення.Мяркуецца, што вугляроднае валакно будзе выкарыстоўвацца ўсё больш і больш разам з інавацыйнымі тэхналогіямі і працэсамі.
Час публікацыі: 7 ліпеня 2021 г