Μεταξύ πολλών υλικών, τα σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα (CFRP) έχουν δοθεί όλο και μεγαλύτερη προσοχή για την εξαιρετική ειδική αντοχή, την ειδική ακαμψία, την αντοχή στη διάβρωση και την αντοχή τους στην κόπωση.
Τα διαφορετικά χαρακτηριστικά μεταξύ σύνθετων ινών άνθρακα και μεταλλικών υλικών παρέχουν επίσης στους μηχανικούς διαφορετικές σχεδιαστικές ιδέες.
Τα παρακάτω θα είναι μια απλή σύγκριση μεταξύ των σύνθετων ινών άνθρακα και των παραδοσιακών χαρακτηριστικών και διαφορών μετάλλων.
1. Ειδική ακαμψία και ειδική αντοχή
Σε σύγκριση με τα μεταλλικά υλικά, τα υλικά από ανθρακονήματα έχουν ελαφριά, υψηλή ειδική αντοχή και ειδική ακαμψία.Ο συντελεστής ινών άνθρακα με βάση τη ρητίνη είναι υψηλότερος από εκείνο του κράματος αλουμινίου και η αντοχή των ινών άνθρακα με βάση τη ρητίνη είναι πολύ υψηλότερη από αυτή του κράματος αλουμινίου.
2. Σχεδιασμός
Τα μεταλλικά υλικά είναι συνήθως όλα του ίδιου φύλου, υπάρχει ένα φαινόμενο απόδοσης ή υπό όρους απόδοσης.Και το μονοστρωματικό ανθρακόνημα έχει προφανή κατευθυντικότητα.
Οι μηχανικές ιδιότητες κατά μήκος της διεύθυνσης της ίνας είναι 1 ~ 2 τάξεις μεγέθους υψηλότερες από αυτές κατά μήκος της κατακόρυφης διεύθυνσης της ίνας και των διαμήκων και εγκάρσιων ιδιοτήτων διάτμησης και οι καμπύλες τάσης-παραμόρφωσης είναι γραμμικές ελαστικές πριν από τη θραύση.
Επομένως, το υλικό από ανθρακονήματα μπορεί να επιλέξει τη γωνία τοποθέτησης, την αναλογία τοποθέτησης και την ακολουθία τοποθέτησης της μονής στρώσης μέσω της θεωρίας της πλάκας ελασματοποίησης.Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά της κατανομής φορτίου, η απόδοση ακαμψίας και αντοχής μπορεί να επιτευχθεί με το σχεδιασμό, ενώ τα παραδοσιακά μεταλλικά υλικά μπορούν μόνο να παχυνθούν.
Ταυτόχρονα, μπορεί να επιτευχθεί η απαιτούμενη ακαμψία και αντοχή στο επίπεδο, καθώς και η μοναδική ακαμψία σύζευξης εντός και εκτός επιπέδου.
3. Αντοχή στη διάβρωση
Σε σύγκριση με τα μεταλλικά υλικά, τα υλικά από ανθρακονήματα έχουν ισχυρή αντίσταση σε οξέα και αλκάλια.Οι ίνες άνθρακα είναι μια μικροκρυσταλλική δομή παρόμοια με τον κρύσταλλο γραφίτη που σχηματίζεται με γραφιτοποίηση σε υψηλή θερμοκρασία 2000-3000 °C, η οποία έχει υψηλή αντοχή στη μέση διάβρωση, σε έως και 50% υδροχλωρικό οξύ, θειικό οξύ ή φωσφορικό οξύ, το μέτρο ελαστικότητας, η αντοχή και η διάμετρος παραμένουν βασικά αμετάβλητες.
Ως εκ τούτου, ως ενισχυτικό υλικό, οι ίνες άνθρακα έχουν αρκετή εγγύηση για αντοχή στη διάβρωση, διαφορετική ρητίνη μήτρας σε αντίσταση διάβρωσης είναι διαφορετική.
Όπως το κοινό εποξειδικό ενισχυμένο με ανθρακονήματα, το εποξειδικό έχει καλύτερη αντοχή στις καιρικές συνθήκες και εξακολουθεί να διατηρεί καλά τη δύναμή του.
4. Κατά της κούρασης
Η τάση συμπίεσης και το υψηλό επίπεδο παραμόρφωσης είναι οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν τις ιδιότητες κόπωσης των σύνθετων ινών άνθρακα.Οι ιδιότητες κόπωσης συνήθως υποβάλλονται σε δοκιμές κόπωσης υπό πίεση (R = 10) και πίεση εφελκυσμού (r =-1), ενώ τα μεταλλικά υλικά υποβάλλονται σε δοκιμές καταπόνησης εφελκυσμού υπό πίεση (R = 0,1).Σε σύγκριση με τα μεταλλικά μέρη, ειδικά τα εξαρτήματα από κράμα αλουμινίου, τα εξαρτήματα από ανθρακονήματα έχουν εξαιρετικές ιδιότητες κόπωσης.Στον τομέα του σασί αυτοκινήτων και ούτω καθεξής, τα σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα έχουν καλύτερα πλεονεκτήματα εφαρμογής.Ταυτόχρονα, δεν υπάρχει σχεδόν καμία επίδραση εγκοπής στις ίνες άνθρακα.Η καμπύλη SN της οδοντωτής δοκιμής είναι η ίδια με αυτή της δοκιμής χωρίς εγκοπή σε όλη τη διάρκεια ζωής των περισσότερων ελασμάτων από ανθρακονήματα.
5. Δυνατότητα ανάκτησης
Επί του παρόντος, η ώριμη μήτρα από ανθρακονήματα είναι κατασκευασμένη από θερμοσκληρυνόμενη ρητίνη, η οποία είναι δύσκολο να εξαχθεί και να χρησιμοποιηθεί ξανά μετά τη σκλήρυνση και τη διασύνδεση.Ως εκ τούτου, η δυσκολία της ανάκτησης ανθρακονημάτων είναι ένα από τα σημεία συμφόρησης της βιομηχανικής ανάπτυξης και επίσης ένα τεχνικό πρόβλημα που πρέπει να επιλυθεί επειγόντως για μεγάλης κλίμακας εφαρμογή.Επί του παρόντος, οι περισσότερες από τις μεθόδους ανακύκλωσης στο εσωτερικό και στο εξωτερικό έχουν υψηλό κόστος και είναι δύσκολο να βιομηχανοποιηθούν.Η ίνα άνθρακα Walter εξερευνά ενεργά ανακυκλώσιμες λύσεις, έχει ολοκληρώσει μια σειρά από δείγματα δοκιμαστικής παραγωγής, το αποτέλεσμα ανάκτησης είναι καλό, με συνθήκες μαζικής παραγωγής.
συμπέρασμα
Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά μεταλλικά υλικά, τα υλικά από ανθρακονήματα έχουν μοναδικά πλεονεκτήματα στις μηχανικές ιδιότητες, το ελαφρύ, την ικανότητα σχεδιασμού και την αντοχή στην κόπωση.Ωστόσο, η παραγωγική του απόδοση και η δύσκολη ανάκτησή του εξακολουθούν να είναι τα σημεία συμφόρησης της περαιτέρω εφαρμογής του.Πιστεύεται ότι οι ίνες άνθρακα θα χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο μαζί με την καινοτομία της τεχνολογίας και της διαδικασίας.
Ώρα δημοσίευσης: 07-07-2021