Țesături din fibră de carbon: ce sunt și de ce să le folosiți

Dacă te-ai întrebat vreodată de ce o bucată de fibră de carbon ar putea arăta diferit de o altă bucată de fibră de carbon, nu ești singur. Fibra de carbon vine în multe țesături diferite și fiecare servește un scop diferit și nu este doar cosmetică.

Foaie din fibră de carbon Țesătură simplă Țesătură în carouri Țesătură sarg

Fibrele de carbon sunt fabricate din precursori precum poliacrilonitrilul (PAN) și raionul. Fibrele precursoare sunt tratate chimic, încălzite și întinse, apoi carbonizate, pentru a crea fibre de înaltă rezistență. Aceste fibre, sau filamente, sunt apoi grupate în câlți care sunt identificate prin numărul de filamente de carbon pe care le conțin. Evaluările comune de remorcare sunt 3k, 6k, 12k și 15k. „k” se referă la o mie, așa că un cârlig de 3k este format din 3,000 filamente de carbon. Un cârlig standard de 3k are de obicei o lățime de 0,125 inchi, deci este o mulțime de fibre împachetate într-un spațiu mic. Un cârlig de 6k are 6,000 filamente de carbon, un 12k are 12,000 filamente, și așa mai departe. Acest număr mare de fibre de înaltă rezistență îmbinate împreună este ceea ce face din fibra de carbon un material atât de puternic.

Fibră de carbon împletită

Fibra de carbon vine de obicei sub forma unei țesături, ceea ce face mai ușor de lucrat și poate oferi o rezistență structurală suplimentară în funcție de aplicație. Din acest motiv, există multe țesături diferite utilizate pentru țesăturile din fibră de carbon. Cele mai comune sunt Plain, Twill și Harness Satin și vom intra în mai multe detalii pentru fiecare.

Țesătură simplă

O foaie de fibră de carbon cu țesătură simplă arată simetrică cu un aspect mic în stil șah. În această țesătură, câlțile sunt țesute într-un model peste/sub. Spațiul scurt dintre împletări conferă țesăturii simple un nivel ridicat de stabilitate. Stabilitatea țesăturilor este capacitatea unei țesături de a-și menține unghiul de țesătură și orientarea fibrelor. Datorită acestui nivel ridicat de stabilitate, uniul nu este potrivit pentru aranjamente cu contururi complexe, nu va fi la fel de flexibil ca unele dintre celelalte țesături. În general, țesăturile simple sunt potrivite pentru foi plate, tuburi și curbe 2D.

Diagrama fibrei de carbon cu țesătură simplă

Un dezavantaj al acestui model de țesătură este sertizarea aspră (unghiul pe care îl formează fibra când este țesută, vezi mai jos) în câlți din cauza distanței scurte dintre împletări. Crimparea dură poate crea concentrații de stres care pot slăbi piesa în timp.

Diagrama de sertizare țesătură simplă Foaie din fibră de carbon

Twill Weave

Twill servește drept punte între o țesătură simplă și țesăturile din satin pe care le vom discuta în continuare. Twill are o flexibilitate bună și se poate forma la contururi complexe și este mai bine să-și mențină stabilitatea țesăturii decât o țesătură din satin, dar nu la fel de bună ca țesătura simplă. Dacă urmați o șuviță de cârlig într-o țesătură twill, aceasta trece peste un număr stabilit de câlți și apoi sub același număr de câlți. Modelul peste/sub creează un aspect de vârf de săgeată în diagonală, cunoscut sub numele de „linie de sarg”. Distanța mai mare dintre țesăturile de cârlig înseamnă mai puține ondulații în comparație cu o țesătură simplă și mai puține concentrații potențiale de tensiuni.

2×2 Twill este probabil cea mai recunoscută țesătură din fibră de carbon din industrie. Este folosit în multe aplicații cosmetice și decorative, dar are și funcționalitate mare, are atât formabilitate moderată, cât și stabilitate moderată. După cum sugerează și numele 2×2, fiecare cârlig va trece peste 2 câlți, apoi sub două câlți. În mod similar, 4×4 Twill va trece peste 4 tractari apoi sub 4 tractari. Are o formabilitate puțin mai mare decât 2×2 Twill, deoarece țesutura nu este la fel de strânsă, dar va avea și o stabilitate mai mică.

Harnaș Satin Weaves

Țesătura din satin a fost concepută cu mii de ani în urmă pentru a realiza țesături de mătase cu calități excelente de drapaj, în același timp cu aspect neted și fără cusături. Pentru compozite, această drapabilitate înseamnă că se poate forma și înfășura cu ușurință în jurul contururilor complexe. Deoarece țesătura este atât de modelabilă, ea, în așteptare, are o stabilitate scăzută. Țesăturile comune din satin pentru ham sunt 4 hamuri satinate (4HS), 5 hamuri satinate (5HS) și 8 hamuri satinate (8HS). Pe măsură ce creșteți numărul de țesături din satin, formabilitatea va crește și stabilitatea țesăturii va scădea.

Remorcare răspândită vs. Remorcare standard

Materialul de cârlig împrăștiat poate fi un compromis bun între utilizarea materialului unidirecțional și a materialului țesut standard. Pe măsură ce câlcul din fibre se țese în sus și în jos pentru a crea o țesătură, rezistența este redusă din cauza ondulației din câlți. Pe măsură ce creșteți numărul de filamente într-un cârlig standard, de la 3k la 6k de exemplu, câlcul devine mai mare (mai gros) și unghiul de sertizare devine mai dur. O modalitate de a evita acest lucru este să răspândiți filamentele într-un câl mai larg, acesta se numește câlți împrăștiat și există câteva ben.

beneficiile obținute prin aceasta.

împrăștiat remorcare țesătură sertizare diagramă foaie de fibră de carbon

Câlajul răspândit oferă un unghi de sertizare mai mic decât o țesătură standard de cârlig și poate reduce defectele de încrucișare prin creșterea netezimii. Un unghi de sertizare mai mic va duce la o rezistență mai mare. Materialul de remorcare împrăștiat este, de asemenea, mai ușor de lucrat decât materialul unidirecțional și are totuși o prevenire destul de bună a tragerii fibrelor.