Komposiitmaterjalide füüsikalistes omadustes domineerivad kiud. See tähendab, et kui vaik ja kiud kombineeritakse, on nende omadused väga sarnased üksikute kiudude omadustega. Katseandmed näitavad, et kiudtugevdatud materjalid on komponendid, mis kannavad suuremat osa koormusest. Seetõttu on kanga valik komposiitstruktuuride projekteerimisel kriitilise tähtsusega.
Alustage protsessi, määrates kindlaks oma projektis vajaliku tugevdusmaterjali tüübi. Tüüpilised tootjad saavad valida kolme levinuma tugevdusmaterjali vahel: klaaskiud, süsinikkiud ja Kevlar® (aramiidkiud). Klaaskiud on tavaliselt üldotstarbeline valik, samas kui süsinikkiud pakuvad suurt jäikust ja Kevlar® suurt kulumiskindlust. Pidage meeles, et kangatüüpe saab laminaatides kombineerida hübriidpakettide moodustamiseks, millel on mitme materjali eelised.
Kui olete kangakollektsiooni kasuks otsustanud, valige oma töö vajadustele vastav kaal ja kudumisstiil. Mida kergem on kangas, seda lihtsam on seda üle väga kontuuriliste pindade drapeerida. Kerge kanga puhul kasutatakse ka vähem vaiku, seega on laminaat tervikuna kergem. Raskemaks muutudes muutuvad kangad vähem painduvaks. Keskmise raskusega kangad säilitavad piisavalt painduvust, et katta enamik kontuure, ja need aitavad oluliselt kaasa detaili tugevusele. Need on väga ökonoomsed ja neist saab toota tugevaid ja kergeid komponente autotööstuses, merenduses ja tööstuses. Punutud heie on suhteliselt raske tugevdusmaterjal, mida tavaliselt kasutatakse laevaehituses ja vormide valmistamisel.
Kanga kootud viisi peetakse selle mustriks või stiiliks. Valida saab kolme levinuma kudumisviisi vahel: tavaline, satiin ja diagonaalne. Tavalised kudumisviisid on kõige odavamad ja suhteliselt vähem painduvad, kuid lõikamisel püsivad need hästi koos. Niitide sagedane üles/alla ristumine vähendab tavalise kudumisviisi tugevust, kuigi need on siiski piisavad kõikideks rakendusteks peale kõige paremate.
Satiin- ja diagonaalkudumine on pehmemad ja tugevamad kui tavaline kudumine. Satiinkudumisel hõljub üks koelõnga niit kolme kuni seitsme teise lõimelõnga peal ja õmmeldakse seejärel teise alla. Selles lahtise koetüübi puhul kulgeb niit kauem, säilitades kiu teoreetilise tugevuse. Diagonaalkudumine pakub kompromissi satiini ja tavalise stiili vahel, sageli ihaldusväärse kalasabamustriga kaunistusefektiga.
Tehniline nipp: Kanga painduvuse suurendamiseks lõigake see rullist 45-kraadise nurga all. Sel viisil lõigates langevad isegi kõige karedamad kangad silueti üle paremini.
Klaaskiust tugevdamine
Klaaskiud on komposiitmaterjalide tööstuse alustala. Seda on paljudes komposiitrakendustes kasutatud alates 1950. aastatest ja selle füüsikalised omadused on hästi teada. Klaaskiud on kerge, mõõduka tõmbe- ja survetugevusega, talub kahjustusi ja tsüklilisi koormusi ning on kergesti käsitsetav.
Klaaskiud on kõigist saadaolevatest komposiitmaterjalidest kõige laialdasemalt kasutatav. See on peamiselt tingitud selle suhteliselt madalast hinnast ja mõõdukatest füüsikalistest omadustest. Klaaskiud sobib suurepäraselt igapäevasteks projektideks ja osadeks, mis ei vaja nii palju kiudkangast lisatugevust ja vastupidavust.
Klaaskiudmaterjali tugevusomaduste maksimeerimiseks saab seda kasutada koos epoksüvaiguga ja kõvendada standardsete lamineerimistehnikate abil. See sobib ideaalselt autotööstuses, merenduses, ehituses, keemia- ja lennundustööstuses ning seda kasutatakse sageli spordikaupades.
Kevlar® tugevdus
Kevlar® oli üks esimesi ülitugevaid sünteetilisi kiude, mis leidis heakskiidu kiudtugevdatud plastide (FRP) tööstuses. Komposiitmaterjalist Kevlar® on kerge, suurepärase eritõmbetugevusega ning seda peetakse väga löögi- ja kulumiskindlaks. Levinud rakenduste hulka kuuluvad kerged kered, näiteks kajakid ja kanuud, lennukikere paneelid ja surveanumad, lõikekindlad kindad, kuulikindlad vestid ja palju muud. Kevlar®-i kasutatakse koos epoksü- või vinüülestervaikudega.
Süsinikkiust tugevdamine
Süsinikkiud sisaldab üle 90% süsinikku ja sellel on FRP-tööstuses kõrgeim tõmbetugevus. Tegelikult on sellel ka tööstuses kõrgeim surve- ja paindetugevus. Pärast töötlemist moodustavad need kiud süsinikkiust tugevdusmaterjale, näiteks kangaid, köisi ja muud. Süsinikkiust tugevdusmaterjal pakub suurt eritugevust ja jäikust ning on üldiselt kallim kui teised kiust tugevdused.
Süsinikkiu tugevusomaduste maksimeerimiseks tuleks seda kasutada koos epoksüüdiga ja seda saab kõvendada standardsete lamineerimistehnikate abil. See sobib ideaalselt kasutamiseks autotööstuses, merenduses ja lennunduses ning seda kasutatakse sageli spordikaupades.
Postituse aeg: 19. juuli 2022
