Vezave iz ogljikovih vlaken: kaj so in zakaj jih uporabljati

Če ste se kdaj spraševali, zakaj je lahko en kos ogljikovih vlaken videti drugačen od drugega kosa ogljikovih vlaken, niste edini. Ogljikova vlakna so na voljo v številnih različnih vezavah in vsaka služi drugačnemu namenu in ni le kozmetična.

Pločevina iz ogljikovih vlaken Platno vezava Karo vezava Keper vezava

Ogljikova vlakna so izdelana iz predhodnikov, kot sta poliakrilonitril (PAN) in rajon. Predhodna vlakna so kemično obdelana, segreta in raztegnjena, nato karbonizirana, da se ustvarijo vlakna visoke trdnosti. Ta vlakna ali filamenti so nato združeni v pramene, ki jih prepoznamo po številu ogljikovih filamentov, ki jih vsebujejo. Običajne ocene za vleko so 3k, 6k, 12k in 15k. "K" se nanaša na tisoč, zato je 3k predivo izdelano iz 3000 ogljikovih filamentov. Standardna 3k pramenka je običajno široka 0,125", tako da je veliko vlaken zapakiranih v majhen prostor. 6k pramen ima 6,000 ogljikovih filamentov, 12k ima 12,000 filamentov, in tako naprej To veliko število visoko trdnih vlaken, povezanih skupaj, je tisto, zaradi česar so ogljikova vlakna tako močan material.

Tkana ogljikova vlakna

Ogljikova vlakna so običajno v obliki tkane tkanine, kar olajša delo z njimi in lahko daje dodatno strukturno trdnost, odvisno od uporabe. Zaradi tega se za tkanine iz ogljikovih vlaken uporablja veliko različnih tkanj. Najpogostejši so Plain, Twill in Harness Satin, za vsakega pa bomo podrobneje šli.

Plain Weave

Plošča iz ogljikovih vlaken z navadnim tkanjem je videti simetrično z videzom majhne šahovnice. Pri tem tkanju so prediva tkana v vzorcu nad/spodaj. Kratek razmik med prepleti daje platno vezavi visoko stopnjo stabilnosti. Stabilnost tkanine je sposobnost tkanine, da ohrani svoj kot tkanja in usmerjenost vlaken. Zaradi te visoke stopnje stabilnosti platno ni primerno za polaganje s kompleksnimi konturami, ne bo tako upogljivo kot nekatere druge vezave. Na splošno so platnene tkanine primerne za ravne pločevine, cevi in ​​2D krivulje.

Diagram ogljikovih vlaken navadnega tkanja

Ena od pomanjkljivosti tega vzorca tkanja je močna nagubanost (kot, ki ga naredi vlakno pri tkanju, glejte spodaj) v predvojih zaradi kratke razdalje med prepleti. Močno zvijanje lahko povzroči koncentracijo napetosti, ki lahko sčasoma oslabi del.

Plošča iz ogljikovih vlaken z diagramom gladkega tkanja

Twill Weave

Keper služi kot most med navadnim tkanjem in satenastim tkanjem, o katerem bomo razpravljali v nadaljevanju. Keper je dobro upogljiv in se lahko oblikuje v zapletene konture, poleg tega je boljši pri ohranjanju stabilnosti tkanine kot pasovno satensko tkanje, vendar ni tako dober kot navadno tkanje. Če sledite pramenu v keper vezavi, gre čez določeno število pramenov in nato pod enakim številom pramenov. Vzorec nad/pod ustvari videz diagonalne puščice, poznan kot "keper linija". Večja razdalja med prepletoma pramena pomeni manj gub v primerjavi z ravnim tkanjem in manjše potencialne koncentracije napetosti.

2×2 Twill je verjetno najbolj prepoznavna vezava ogljikovih vlaken v industriji. Uporablja se v številnih kozmetičnih in dekorativnih aplikacijah, ima pa tudi veliko funkcionalnost, ima zmerno sposobnost oblikovanja in zmerno stabilnost. Kot pove ime 2×2, bo vsaka vleka prešla čez 2 vleki in nato pod dvema vlekama. Podobno bo 4×4 Twill šel čez 4 vleke in nato pod 4 vleke. Ima nekoliko večjo sposobnost oblikovanja kot keper 2×2, saj tkanje ni tako tesno, vendar bo imel tudi manjšo stabilnost.

Harness Saten Weaves

Saten tkanje je bilo zasnovano pred tisočletji za izdelavo svilenih tkanin z odličnimi lastnostmi drapiranja, hkrati pa so videti gladke in brezšivne. Pri kompozitih ta zmožnost vlečenja pomeni, da lahko zlahka oblikuje in ovije zapletene konture. Ker je tkanina tako oblikovana, ima pričakovano nizko stabilnost. Običajni satenski tkani pasovi so 4 pasni saten (4HS), 5 pasni saten (5HS) in 8 pasni saten (8HS). Ko povečate število satenskih vezav, se bo oblikovalnost povečala in stabilnost tkanine zmanjšala.

Razprta vleka v primerjavi s standardno vleko

Razprostranjeni predivo je lahko dober kompromis med uporabo enosmernega materiala in standardnega tkanega materiala. Ko se pramen iz vlaken plete navzgor in navzdol, da ustvari tkanino, se moč zmanjša zaradi ukrivljenosti pramena. Ko povečate število filamentov v standardnem pramenu, na primer s 3 k na 6 k, postane pramen večji (debelejši) in kot zavijanja ostrejši. Eden od načinov, da se temu izognete, je, da filamente razširite v širši pramen, to se imenuje razprti pramen in obstaja nekaj ben

koristi, pridobljene s tem.

diagram zvijanja prevleke iz ogljikovih vlaken

Razprta pramena nudi manjši kot zavihanja kot standardna vezava pramenov in lahko zmanjšajo napake na križanju s povečanjem gladkosti. Manjši kot stiskanja bo povzročil večjo trdnost. Z razpršenim predivnim materialom je tudi lažje delati kot z enosmernim materialom in ima še vedno razmeroma dobro zaščito pred vlečenjem vlaken.