Oglekļa šķiedras pinumi ir būtiski kompozītmateriālu ražošanā. Tie tiek veidoti, sapinot oglekļa pavedienus īpašos modeļos. Katrs šķiedru kūlis, ko sauc par grīsli, ietver tūkstošiem pavedienu. Parastie tauvas izmēri ietver 3000 mārciņu, 6000 mārciņu, 12 000 mārciņu un 24 000 mārciņu. Aušanas raksts nosaka to, kā šīs grīstes krustojas. Tas tieši ietekmē auduma izturību, pārklājumu un virsmas apdari.
Ražošanā aušanai jāatbilst daļas ģeometrijai un procesam. Vienkāršās pinumi ir cieši un stabili, taču tos ir grūtāk veidot. Sarža un satīna pinumi ir elastīgāki un vieglāk apvij līkumus. Ieklāšanas laikā pinums ietekmē sveķu plūsmu un blīvēšanu. Prepreg audumus bieži izmanto, lai nodrošinātu šķiedru satura precizitāti. Šie materiāli labi darbojas autoklāvā vai vakuuma formēšanas iestatījumos.
Inženieri izvēlas pinumus, pamatojoties uz daļas funkciju un sprieguma ceļiem. Kosmosā austi lamināti iztur lielas slodzes vairākos virzienos. Automašīnās galvenā uzmanība tiek pievērsta izturībai un mazam svaram trieciena laikā. Pirms izgatavošanas tiek simulēts aušanas virziens un slāņu sakraušana.
Kas ir oglekļa šķiedras pinumi?
Oglekļa šķiedras pinumi ir augstas veiktspējas{0}}pastiprinājumi kompozīcijas daļās. Tie tiek ražoti, aujot oglekļa grīstes, lai izveidotu strukturētas tekstilizstrādājumu formas. Tūkstošiem nepārtrauktu pavedienu katrā grīstē parasti ir septiņi mikroni biezi. Audums iesprosto šīs grīstes stingros maršrutos, radot paredzamu un atkārtojamu šķiedru struktūru.
Poliakrilnitrils ir izplatīts šķiedru sākuma prekursors. Tie tiek stabilizēti, oksidēti un karbonizēti virs 1200 grādiem pēc Celsija. Sastāvdaļas, kas nav -ogleklis, tiek zaudētas karbonizācijas rezultātā, veidojot tīrus oglekļa atomus, kas atrodas kristāla slāņos. Pēc tam tā tiek apstrādāta-virsma un pārklāta ar izmēru. Izmēra noteikšana uzlabo vadāmību un ir vairāk uztverama pret sveķiem.
Kvēldiegi pēc apstrādes tiek veidoti saišķos, ko sauc par tauvām, un novietoti uz aušanas stellēm. Uzlabotās stelles nodrošina izlīdzinātas šķiedras, vienmērīgu spriegojumu un atstatumu no tauvas. Visizplatītākie modeļi ir vienkrāsains, sarža pinums un satīns ar dažādu gofrējumu un pārklājumu. Spriegojums tiek kontrolēts automātiski, lai garantētu šķiedru taisnumu un mikro-defektu ierobežojumus. Šajā posmā tiek iestatīta pēdējās daļas mehāniskā veiktspēja.
Piegādātos audumus var piegādāt sausus vai iepriekš sagatavotus. Sausie audumi tiek izmantoti tādās ražošanas procedūrās kā sveķu infūzija vai presēšana. Prepregi ir tie sveķi, kas kontrolētos apstākļos ievadīti starp šķiedrām. Tas garantē precīzu šķiedru un sveķu attiecību un uzlabo virsmas apdari. Pinums ietekmē plūsmas ceļus, konsolidācijas spiedienu un slāņu blīvēšanu cietēšanas laikā.
Oglekļa šķiedras aušanas raksti
Oglekļa šķiedras pinumiem ir raksti. Šie modeļi regulē šķiedru pakulu krustojumu. Tie visi ietekmē to, kā daļa darbojas un tiek ražota. Inženieri izvēlas pinumus pēc stiprības un formas, kā arī apstrādes prasībām.
Stingri pinumi labāk notur formu klāšanas laikā. Brīvāk austie materiāli iekrīt veidnēs. Šī tendence ietekmē arī sveķu plūsmu, šķiedru orientāciju un stingrību. Pareiza izvēle ir ļoti svarīga procesa un veiktspējas stabilitātei.
Tālāk ir apkopoti visizplatītākie pinumu veidi, kas tiek izmantoti{0}}augstas veiktspējas daļās. Viņiem visiem ir dažādi pārklājuma, stabilitātes un izturības aspekti.
Plain Weave
Vienkāršā aušana ir visvienkāršākais raksts. Katra vilkšana iet pāri vienam un zem viena. Tas rada ciešu, horizontālu organizāciju. Starp abiem taisnā leņķī ir spēcīgs krustojums.
Tās gofrēšanas leņķis ir liels. Tas nozīmē, ka šķiedras locīsies tālāk katrā krustojumā. Tas nodrošina stabilitāti uz stiepes izturības rēķina. Tas arī apgrūtina auduma krišanu līkumos.
Vienkārša pinuma ir izturīga pret formu. Tas padara to piemērotu plakanām daļām vai pamata veidnēm. Tas palīdz sveķu plūsmai un šķiedru orientācijai. Tomēr, ja ar to netiek rīkoties uzmanīgi, tas var saburzīt uz sarežģītas virsmas.
Twill Weave
Diagonāls raksts rodas, ja tiek izmantots sarža pinums. Viena forma ir 2X2 sarža pinums. Katrs vilkums virs diviem un zem diviem. Tas izspiež katru pārejas punktu gar materiālu.
Sarža gofrējums ir zemāks par vienkāršu pinumu. Šķiedras viegli neliecas, un tāpēc tās iztur slodzi. Tas karājas un pieguļ sarežģītākām formām ar mazāku grumbu daudzumu.
Austumu var izmantot ar redzamām oglekļa daļām. Tam ir gluda un atstarojoša virsma. To izmanto velosipēdu rāmjos, automašīnu paneļos un apšuvumos. Tvils nodrošina arī izcilu apdari un formu salīdzinājumā ar izliektajām veidnēm.
Satīna aust
Satīna pinumiem ir gari pludiņa ceļi. Satīnam ar 5 siksnām katrs grīslis šķērso 4 un mazāk 1. Tādējādi tiek iegūts gluds audums ar ļoti zemu gofrējumu.
Šķiedras paliek labāk orientētas. Tas uzlabo sveķu plūsmu un izturību. Satīns labi karājas un pārklājas, lai izveidotu viegli-veidotu, izliektu vai dziļu formu.
To bieži izmanto, ja izskats un virsmas kvalitāte ir svarīga. Tomēr satīns ir nestabilāks. Pārkraušanas laikā tauvas ir pakļautas nobīdei. Tam jābūt arī cieši novietotam, lai novērstu šķiedru novirzes vai izkropļojumus.
Specializētie pinumi un hibrīdie audumi
Citas pinumi sajauc šķiedras. Tie ir hibrīdie pinumi, piemēram, oglekli un aramīdu var apvienot aušanā. Tas nodrošina stingrības un triecienu absorbcijas kombināciju.
Citiem audumiem tiek izmantoti ne-standarta izkārtojumi. Grozu pinumi tiek veidoti ar biezām pakulām kvadrātveida stilā. Divaksiālie audumi orientē grīstes divos auduma virzienos. Triaksiālos un četraksiālos audumos ir izmantota trīs- un četru-leņķu šķiedra.
Šie modeļi samazina slāņu skaitu un paātrina klāšanu. Tie ir atrodami konstrukciju paneļos, laivās un vēja lāpstiņās. Tie visi ir saskaņoti ar detaļas slodzes ceļiem. Jo mazāk slāņu mums ir, jo ātrāk preces var izgatavot un jo mazāk kļūdu.
Aust Ietekme uz mehānisko veiktspēju
Šķiedru izlīdzināšanas un slodzes ceļi
Šķiedra ir izlīdzināta pēc aušanas raksta. Stiepes slodzes var viegli pārnest ar taisnām šķiedrām. Papildu gofrēšana izraisa šķiedru izliekšanos, kas samazina stiepes izturību. Nelieliem pinumiem piemīt laba šķiedru locīšana, un tie piedāvā stabilu audumu klāšanai. Jo vaļīgāka aušana, jo lielāka ir šķiedru izlīdzināšana un stiprība. Šo līdzsvaru nosaka detaļu ģeometrija un prasības.
Stingrība un izturība{0}}plaknē
Vienkāršajiem audumiem ir regulāra -plaknes stingrība. Viņu krustojumi viens ar otru ir daudz un rada berzi. Tas uzlabo plaknes bīdes pretestību. Sarža un satīna pinumi samazina šķiedru gofrēšanu, tādējādi uzlabojot stiepes īpašības. Tie ir efektīvi vietās, kur ir izliektas vai sarežģītas detaļu formas. Dizaineri ir izvēlējušies pinumus, lai tie atbilstu stingrības pieprasījumam un formēšanas vieglumam.
Bīdes un atslāņošanās bīdes izturība
Aušanas krustošanās punkti ietekmē starpslāņu bīdes izturību. Lielākā daļa krustojumu vienkāršā pinumā rada augstu berzi un izturību pret atslāņošanos. Satīna pinumos ir mazāk krustojumu, un tie var gūt labumu no papildu sveķu rūdīšanas. Ja tā nav, satīna audumiem ir nosliece uz atslāņošanos bīdes rezultātā. Izvairīšanās no atslāņošanās ir atkarīga no pareizas sveķu izvēles un slāņu sakraušanas.
Noguruma ilgums un{0}}apkalpošanas slodzes
Noguruma veiktspēju ar cikliskām slodzēm ietekmē aušanas izvēle. Plaisu veidošanās un neveiksmes, ko izraisa labi-izlīdzinātas šķiedras, tiek aizkavētas. Daudzasu un hibrīda pinumi sadala spriegumus, kas ir vairākos virzienos. Tas samazina noguruma radīto kaitējumu un uzlabo dzīvi. Simulācijas palīdz inženieriem izstrādāt paredzamo dinamisko slodžu aušanas modeļus. Šī optimizācija palielina kompozītmateriālu daļas kalpošanas laiku.
Oglekļa šķiedras pinumu veidošanas paņēmieni
Oglekļa šķiedras auduma ražošana ir rūpīgs, manuāls uzdevums. Tas sākas ar neapstrādātu oglekļa šķiedru un pastāv kā audums formā, kas ir gatava formai. Katrs procesa posms ietekmē auduma izturību un to, kā tas darbojas ražošanas procesā.
Jums ir rūpīgi jāpārvalda šķiedru spriegums un atstatums. Auduma mehāniskās īpašības nosaka aušanas modelis. Izveicīgi operatori strādā ar specializētām stellēm, lai nodrošinātu, ka šķiedras paliek dabiskajā stāvoklī un nav bojātas. Tos izmanto tādās izaicinošās nozarēs kā aviācija un autosports.
Šķiedru ražošana un sagatavošana
Prekursori ir polimēru pavedieni, kas nāk oglekļa šķiedru veidā. Tos pakāpeniski uzsilda gaisā un ātri krāsnī bez skābekļa. Tas padara tos par plāniem, spēcīgiem oglekļa pavedieniem. Šis solis ietekmē šķiedru stingrības un stiprības kvalitāti.
Kad karbonizētās šķiedras tiek pārklātas ar plānu pārklājumu. Tas tos pārklāj un palīdz sveķiem vēlāk pielipt. Šķiedras tiek savāktas šajās grupās vai grīstēs, un pakulas ir dažāda biezuma. Pakules izmērs maina auduma svaru un izturību.
Aušanas process un mašīnas
Saiņi tiek padoti aušanas mašīnām, kas pievērš lielu uzmanību sasprindzinājumam. Šķiedras ir austas formās, viena otru pārklājot- un apejot viena otru. Dizains atšķiras atkarībā no gala materiāla pielietojuma — dažiem jābūt stingriem, bet dažiem jābūt elastīgiem.
Mūsdienīgākās stellēs var izmantot gaisa strūklas, lai vadītu saišķus, izspiežot tos cauri stellēm daudz ātrāk. Mašīnas arī padara auduma platumu un garumu vienādu. Šī precizitāte atbalsta šķiedru izlīdzināšanu, kas ir būtiska veiktspējai.
Auduma apdare un sveķu uzklāšana
Austo audumu var pārdot kā sausu vai ar sveķu impregnēšanu (prepreg). Sausam tekstilizstrādājumam sveķu pievienošana jāveic vēlāk formēšanas laikā. Prepreg audums ir audums, uz kura ir uzklāti sveķi, un tas ir darīts precīzos temperatūras apstākļos.
Prepregi ir lipīgi, tāpēc sakraušana un apstrāde ir vienkārša. Tas palīdz saglabāt auduma slāņus un samazināt gatavās daļas porainību. Prepregs nodrošina stiegrojuma kompozītmateriālus, kas ir izturīgāki un viendabīgāki.
Post{0}}Aušanas procedūras
Pēc tam audumu var termiski{0}}apstrādāt, lai stabilizētu audumu. Pēc tam tas pārtrauks saraušanos vai izkropļojumus. Cita veida audumi ir pārklāti, lai novērstu šķiedru bojājumus vai uzlabotu piestiprināšanos.
Dažreiz audumi tiek sagriezti pēc formas pirms detaļām. Tas ietaupa atkritumus un padara ražošanu ātrāku. Šie apdares procesi ļauj audumam labi izturēties formēšanas procesā, un beigu daļā nerodas nekādi defekti.
Oglekļa šķiedras pinumu izvēle ražošanai
Oglekļa šķiedras pinuma izvēle ir tikai auduma uzvedības pielāgošana detaļas formai un lietojumam. Jūs vēlaties pinumu, kas atbilstu jūsu veidnei un nodrošinātu izturību, neizskatās saburzīts. Nepareizs materiāls sarežģī izkārtojumu un padara galaproduktu vāju.
Katrs pinums ir atšķirīgs darbam. Citi viegli salokās un izstiepjas, savukārt citiem ir dažas grūtības salocīties un viņi paliek vertikāli. Ja iepriekš saprotat to atšķirības, jūs izvairīsities no laika tērēšanas un pārtaisīšanas ar lieliem izdevumiem.
Cik labi audums veido
Labāki sarža un satīna auduma izliekumi un kritumi. Tie ļauj uzlikt audumu šauros stūros bez izliekšanās. Satīns notur šķiedras virs ūdens ilgāk, un tas ir noderīgi savienojumu līknēm. Šīs ir labākās iespējas, ja jūsu daļai ir asas līkumi vai sarežģītas formas.
Vienkāršu pinumu ir grūtāk strādāt ar stingrām formām. Pēc tam šķiedras šķērso visas pārējās pakulas, eļļojot audumu stingrāk. Jums var rasties grumbas vai nepareizi novietota šķiedra. Lieli vienkāršā pinuma laukumi uz būtībā plakaniem vai viegli izliektiem paneļiem.
Spēka un slodzes virziens
Vienkāršā audumā ir papildu šķiedru līkumi, kas samazina izturību zem spriedzes. Tomēr tas salīmē šķiedras kopā. Tas palīdz daļām izvairīties no atslāņošanās. Sarža vai satīna pinumi ir piemērotāki daļām, kuras pārsvarā ir noslogotas. Tie uztur šķiedras taisnākā un stiprākā režīmā.
Vienkāršā aušana var labāk izdzīvot, ja jūsu daļa tiek pakļauta trieciena vai lieces slodzei. Tam ir labāka saķere ar sveķiem, padarot to labāku pret atslāņošanos. Izvēlieties pinumu atkarībā no galvenajiem spēkiem, kas jāpieliek uz jūsu pusi.
Sveķu plūsma un apstrāde
Vienkārša pinuma audumi no cieši vienkāršā pinuma kavē sveķu plūsmu. Infūzijas laikā tas var iesprūst gaisa kabatās. Tas prasīs smalku vakuuma un spiediena apstrādi, lai izvairītos no tukšumiem. Satīna un vaļīgāki sarža pinumi ļauj sveķiem ātrāk uzsūkties, bet kopumā absorbē vairāk sveķu.
To vienkāršo iepriekš sagatavoti audumi, kuriem jau ir sveķi. Tomēr dažādi pinumi sacietē dažādi, un tiem ir nepieciešami atbilstoši temperatūras cikli. Izmantojot atbilstošu pinumu jūsu sveķiem un konservēšanas metodi, defekti tiek samazināti un ražošana kļūst ātrāka.
Praktiskās izmaksas un ražošanas ātrums
Satīna aušana ir laikietilpīgāka{0}}un dārgāka šķiedru sarežģīto ceļu dēļ. Sarža sarža var aust ātri un lēti, taču tā ir elastīga. Visvienkāršāk izgatavojamā un lētākā ir vienkārša pinuma.
Audumi, ar kuriem ir viegli strādāt, samazina lūžņu daudzumu. Ja jūsu operatoram ir problēmas ar auduma veidošanu, var sagaidīt cikla laiku un atkritumus. Izvēloties pinumu, ar kuru jūsu komanda varēs strādāt un kas efektīvi ietaupa naudu par katru daļu.
Biežākās problēmas, strādājot ar oglekļa šķiedras pinumiem
Oglekļa šķiedras audumiem ir dažas izplatītas problēmas. Tie ietekmē detaļas izturību (un tā var arī izskatīties labi), kā arī ražošanas ātrumu. Zinot tos, jūs pasargāsit no dārgām kļūdām un pārskatījumiem.
Daudzas problēmas var izskaidrot ar auduma uzvedību, apstrādājot un sacietējot. Aušanas raksts dažreiz nosaka sarežģītību. Tālāk ir norādītas galvenās problēmas, ar kurām jūs varētu saskarties.
Burzīšanās/šķiedru kropļojumi
Izstiepjot stingrus izliekumus, oglekļa šķiedras audums saburzās. Jo īpaši vienkāršā aušana var tikt viegli izstiepta līdz tādai pakāpei, ka tā kļūst diezgan stīva. Slidotavas vājina daļu un rada nevienmērīgu sveķu plūsmu.
Lai samazinātu grumbu veidošanos, jums jāspēj stingri kontrolēt spriedzi klājuma laikā. Aušanas izvēle var palīdzēt, jo sarža pinumi vai satīna audumi var vieglāk novilkt. Ir iespējams arī sagriezt audumu vairāk-koža izmēra gabalos vai izmantot pielāgotas sagataves, lai atrisinātu sarežģītu formu piemērotības problēmas.
Sveķu sausie plankumi tukšumi
Cieši pinumi, piemēram, vienkāršā pinuma, iztur sveķu plūsmu. Tas var iesprūst gaisu un radīt sausas vietas vai caurumus kompozītmateriālā. Šīs neveiksmes vājina un var izraisīt priekšlaicīgu neveiksmi.
No tā var izvairīties, izmantojot pareizu vakuumu un lēnu sveķu infūziju. Atvērtāki pinumi nodrošina labāku sveķu iespiešanos, bet vaļīgākie var pievienot sveķu saturu un padarīt detaļas smagākas. Prepregi samazina šo risku tiktāl, ka sveķi jau ir vienmērīgi sadalīti.
Slāņu atdalīšana un atslāņošanās
Atslāņošanās notiek, kad slāņi stresa dēļ zaudē saķeri. Delaminācija. Lielais krustojumu skaits vienkāršā pinumā palielina berzi un palielina pretestību. Var būt jutīgāki sarža un satīna pinumi (mazāk krustojumu galos).
Ir obligāti jāuztur sacietēšanas temperatūra un spiediens, lai novērstu sliktu saķeri. Rūdīšanas sveķi vai starplapu materiālu iekļaušana arī palīdz palielināt atslāņošanos.
Problēmas ar audumu apstrādi un griešanu
Oglekļa šķiedra ir arī trausla un, stingri apstrādājot, saplīst vai saplīst. Liela garuma auduma ruļļi ir apgrūtinoši un pārvietošanas procesā varētu iznīcināt šķiedras. Intensīvi un blāvi asmeņi bojā šķiedru.
Sagatavojiet kvalitatīvus{0}}asus instrumentus. Griešana: nolieciet audumu plakaniski un nevelciet grīstes. Darbinieku izglītošana par audumu kopšanu novērš izšķērdēšanu un defektus.
Raksta kopsavilkums
Šajā rakstā ir apskatīti galvenie oglekļa šķiedras aušanas aspekti, sākot no to ražošanas līdz izplatītākajiem izaicinājumiem un atlases kritērijiem.
Oglekļa šķiedras pinumi: kā oglekļa šķiedras veido audumu.
Aušanas raksti: tādi veidi kā vienkāršs, sarža pinums un satīns.
Ražošanas tehnikas: Šķiedru sagatavošanas, aušanas, apdares soļi.
Aušanas izvēle: auduma izvēle pēc formas un izturības.
Bieži sastopamās problēmas: grumbas, sveķu tukšumi, atslāņošanās.
Apstrādes padomi: Pareiza kopšana, lai izvairītos no defektiem.
