Οι φυσικές ιδιότητες των σύνθετων υλικών κυριαρχούνται από τις ίνες. Αυτό σημαίνει ότι όταν η ρητίνη και οι ίνες συνδυάζονται, οι ιδιότητές τους είναι πολύ παρόμοιες με εκείνες των μεμονωμένων ινών. Τα δεδομένα δοκιμών δείχνουν ότι τα υλικά ενισχυμένα με ίνες είναι τα συστατικά που φέρουν το μεγαλύτερο μέρος του φορτίου. Επομένως, η επιλογή υφάσματος είναι κρίσιμη κατά το σχεδιασμό σύνθετων δομών.
Ξεκινήστε τη διαδικασία καθορίζοντας τον τύπο ενίσχυσης που απαιτείται στο έργο σας. Οι τυπικοί κατασκευαστές μπορούν να επιλέξουν από τρία κοινά υλικά ενίσχυσης: ίνες γυαλιού, ίνες άνθρακα και Kevlar® (ίνες αραμιδίου). Οι ίνες γυαλιού τείνουν να είναι η γενικής χρήσης επιλογή, ενώ οι ίνες άνθρακα προσφέρουν υψηλή ακαμψία και το Kevlar® υψηλή αντοχή στην τριβή. Λάβετε υπόψη ότι οι τύποι υφασμάτων μπορούν να συνδυαστούν σε ελάσματα για να σχηματίσουν υβριδικές στοίβες με τα οφέλη περισσότερων από ενός υλικού.
Μόλις αποφασίσετε για μια συλλογή υφασμάτων, επιλέξτε ένα βάρος και ένα στυλ ύφανσης που ταιριάζει στις ανάγκες της εργασίας σας. Όσο ελαφρύτερη είναι η ουγγιά του υφάσματος, τόσο πιο εύκολο είναι να το καλύψετε πάνω από επιφάνειες με έντονο περίγραμμα. Τα ελαφριά χρησιμοποιούν επίσης λιγότερη ρητίνη, επομένως το συνολικό laminate είναι ακόμα ελαφρύτερο. Καθώς τα υφάσματα γίνονται βαρύτερα, γίνονται λιγότερο εύκαμπτα. Τα μεσαίου βάρους διατηρούν αρκετή ευελιξία για να καλύψουν τα περισσότερα περιγράμματα και συμβάλλουν σημαντικά στην αντοχή του εξαρτήματος. Είναι πολύ οικονομικά και παράγουν ισχυρά και ελαφριά εξαρτήματα για αυτοκινητοβιομηχανίες, θαλάσσιες και βιομηχανικές εφαρμογές. Τα πλεγμένα rovings είναι σχετικά βαριές ενισχύσεις που χρησιμοποιούνται συνήθως στη ναυπηγική βιομηχανία και την κατασκευή καλουπιών.
Ο τρόπος ύφανσης ενός υφάσματος θεωρείται το σχέδιο ή το στυλ του. Επιλέξτε από τρία κοινά στυλ ύφανσης: απλό, σατέν και twill. Τα στυλ απλής ύφανσης είναι τα φθηνότερα και σχετικά λιγότερο εύκαμπτα, αλλά συγκρατούνται καλά όταν κόβονται. Η συχνή διασταύρωση των νημάτων προς τα πάνω/κάτω μειώνει την αντοχή της απλής ύφανσης, αν και εξακολουθεί να επαρκεί για όλες τις εφαρμογές εκτός από τις εφαρμογές υψηλότερης απόδοσης.
Η ύφανση από σατέν και ντιαγώνιο είναι πιο μαλακή και πιο ανθεκτική από την απλή ύφανση. Στην ύφανση από σατέν, ένα νήμα υφαδιού επιπλέει πάνω από τρία έως επτά άλλα νήματα στημονιού και στη συνέχεια ράβεται κάτω από ένα άλλο. Σε αυτόν τον τύπο χαλαρής ύφανσης, το νήμα διαρκεί περισσότερο, διατηρώντας τη θεωρητική αντοχή της ίνας. Ένα ύφανση ντιαγώνιο προσφέρει έναν συμβιβασμό μεταξύ σατέν και απλού στυλ, με το συχνά επιθυμητό εφέ διακόσμησης ψαροκόκαλου.
Τεχνική συμβουλή: Για να προσθέσετε ευελιξία στο ύφασμα, κόψτε το από το ρολό σε γωνία 45 μοιρών. Όταν κόβεται με αυτόν τον τρόπο, ακόμη και τα πιο τραχιά υφάσματα πέφτουν καλύτερα πάνω στη σιλουέτα.
Ενίσχυση από υαλοβάμβακα
Το fiberglass αποτελεί το θεμέλιο της βιομηχανίας σύνθετων υλικών. Χρησιμοποιείται σε πολλές εφαρμογές σύνθετων υλικών από τη δεκαετία του 1950 και οι φυσικές του ιδιότητες είναι καλά κατανοητές. Το fiberglass είναι ελαφρύ, έχει μέτρια αντοχή σε εφελκυσμό και θλίψη, μπορεί να αντέξει ζημιές και κυκλικά φορτία και είναι εύκολο στη χρήση.
Το fiberglass είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο από όλα τα διαθέσιμα σύνθετα υλικά. Αυτό οφείλεται κυρίως στο σχετικά χαμηλό κόστος και στις μέτριες φυσικές του ιδιότητες. Το fiberglass είναι ιδανικό για καθημερινά έργα και εξαρτήματα που δεν απαιτούν τόση πρόσθετη αντοχή και ανθεκτικότητα από ίνες.
Για τη μεγιστοποίηση των ιδιοτήτων αντοχής του fiberglass, μπορεί να χρησιμοποιηθεί με εποξειδική ρητίνη και μπορεί να σκληρυνθεί χρησιμοποιώντας τυπικές τεχνικές πλαστικοποίησης. Είναι ιδανικό για εφαρμογές στην αυτοκινητοβιομηχανία, τη ναυτιλία, τις κατασκευές, τη χημική και την αεροπορική βιομηχανία και χρησιμοποιείται συχνά σε αθλητικά είδη.
Ενίσχυση Kevlar®
Το Kevlar® ήταν μία από τις πρώτες συνθετικές ίνες υψηλής αντοχής που έγινε αποδεκτή στη βιομηχανία πλαστικών ενισχυμένων με ίνες (FRP). Το Kevlar® σύνθετης ποιότητας είναι ελαφρύ, έχει εξαιρετική ειδική αντοχή σε εφελκυσμό και θεωρείται ιδιαίτερα ανθεκτικό σε κρούσεις και τριβή. Συνήθεις εφαρμογές περιλαμβάνουν ελαφριά κύτη όπως καγιάκ και κανό, πάνελ ατράκτου αεροσκαφών και δοχεία πίεσης, γάντια ανθεκτικά σε κοψίματα, θωράκιση σώματος και άλλα. Το Kevlar® χρησιμοποιείται με ρητίνες εποξειδίου ή βινυλεστέρα.
Ενίσχυση από ίνες άνθρακα
Οι ίνες άνθρακα περιέχουν περισσότερο από 90% άνθρακα και έχουν την υψηλότερη τελική αντοχή σε εφελκυσμό στη βιομηχανία FRP. Στην πραγματικότητα, έχουν επίσης την υψηλότερη αντοχή σε θλίψη και κάμψη στη βιομηχανία. Μετά την επεξεργασία, αυτές οι ίνες συνδυάζονται για να σχηματίσουν ενισχύσεις από ίνες άνθρακα, όπως υφάσματα, λάστιχα και άλλα. Η ενίσχυση από ίνες άνθρακα παρέχει υψηλή ειδική αντοχή και ακαμψία και είναι γενικά πιο ακριβή από άλλες ενισχύσεις από ίνες.
Για τη μεγιστοποίηση των ιδιοτήτων αντοχής των ινών άνθρακα, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται με εποξειδική ρητίνη και μπορούν να σκληρυνθούν χρησιμοποιώντας τυπικές τεχνικές πλαστικοποίησης. Είναι ιδανικές για εφαρμογές στην αυτοκινητοβιομηχανία, τη ναυτιλία και την αεροδιαστημική, και χρησιμοποιούνται συχνά σε αθλητικά είδη.
Ώρα δημοσίευσης: 19 Ιουλίου 2022
