Физические свойства композитных материалов определяются волокнами. Это означает, что при сочетании смолы и волокон их свойства очень похожи на свойства отдельных волокон. Данные испытаний показывают, что армированные волокнами материалы являются компонентами, которые несут большую часть нагрузки. Поэтому выбор ткани имеет решающее значение при проектировании композитных структур.
Начните процесс с определения типа армирования, необходимого для вашего проекта. Типичные производители могут выбирать из трех распространенных армирующих материалов: стекловолокно, углеродное волокно и Kevlar® (арамидное волокно). Стекловолокно, как правило, является универсальным выбором, в то время как углеродное волокно обеспечивает высокую жесткость, а Kevlar® — высокую стойкость к истиранию. Помните, что типы тканей можно комбинировать в ламинатах для формирования гибридных стеков с преимуществами более чем одного материала.
После того, как вы определились с коллекцией тканей, выберите вес и стиль переплетения, которые соответствуют потребностям вашей работы. Чем легче унция ткани, тем легче ее накидывать на поверхности с сильным контуром. Легкий вес также использует меньше смолы, поэтому общий ламинат все еще легче. По мере того, как ткани становятся тяжелее, они становятся менее гибкими. Средний вес сохраняет достаточную гибкость, чтобы покрыть большинство контуров, и они вносят значительный вклад в прочность детали. Они очень экономичны и производят прочные и легкие компоненты для автомобильной, морской и промышленной отраслей. Плетеные ровинги являются относительно тяжелыми армирующими материалами, обычно используемыми в судостроении и изготовлении пресс-форм.
Способ плетения ткани считается ее рисунком или стилем. Выберите один из трех распространенных стилей переплетения: полотняное, атласное и саржевое. Стили полотняного переплетения являются самыми дешевыми и относительно менее гибкими, но они хорошо держат вместе при разрезании. Частое пересечение нитей вверх/вниз снижает прочность полотняного переплетения, хотя они все еще достаточны для всех применений, кроме самых высокопроизводительных.
Атласное и саржевое переплетение мягче и прочнее полотняного переплетения. В атласном переплетении одна уточная нить перекрывает от трех до семи других нитей основы, а затем вшивается под другую. В этом свободном типе переплетения нить длиннее, что сохраняет теоретическую прочность волокна. Саржевое переплетение предлагает компромисс между атласным и полотняным стилями, с часто желаемым эффектом украшения в виде елочки.
Технический совет: Чтобы добавить ткани гибкости, отрежьте ее от рулона под углом 45 градусов. При таком разрезе даже самые грубые ткани лучше драпируются по силуэту.
Армирование стекловолокном
Стекловолокно является основой композитной промышленности. Оно используется во многих композитных приложениях с 1950-х годов, и его физические свойства хорошо изучены. Стекловолокно легкое, имеет умеренную прочность на растяжение и сжатие, может выдерживать повреждения и циклические нагрузки, а также с ним легко обращаться.
Стекловолокно является наиболее широко используемым из всех доступных композитных материалов. Это в основном связано с его относительно низкой стоимостью и умеренными физическими свойствами. Стекловолокно отлично подходит для повседневных проектов и деталей, которые не требуют такой большой прочности и долговечности, как волокнистая ткань.
Для максимизации прочностных свойств стекловолокна его можно использовать с эпоксидной смолой и отверждать с помощью стандартных методов ламинирования. Он идеально подходит для применения в автомобильной, морской, строительной, химической и авиационной промышленности, а также часто используется в спортивных товарах.
Армирование кевларом®
Kevlar® был одним из первых высокопрочных синтетических волокон, получивших признание в отрасли армированных волокном пластиков (FRP). Композитный класс Kevlar® легкий, имеет превосходную удельную прочность на разрыв и считается очень устойчивым к ударам и истиранию. Распространенные области применения включают легкие корпуса, такие как байдарки и каноэ, панели фюзеляжа самолетов и сосуды под давлением, стойкие к порезам перчатки, бронежилеты и многое другое. Kevlar® используется с эпоксидными или винилэфирными смолами.
Армирование углеродным волокном
Углеродное волокно содержит более 90% углерода и имеет самую высокую предельную прочность на растяжение в отрасли FRP. Фактически, оно также имеет самую высокую прочность на сжатие и изгиб в отрасли. После обработки эти волокна объединяются, образуя армирование из углеродного волокна, такое как ткани, жгуты и многое другое. Армирование из углеродного волокна обеспечивает высокую удельную прочность и жесткость, и оно, как правило, дороже, чем другие армирующие волокна.
Для максимизации прочностных свойств углеродного волокна его следует использовать с эпоксидной смолой, и его можно отверждать с помощью стандартных методов ламинирования. Он идеально подходит для применения в автомобильной, морской и аэрокосмической промышленности, а также часто используется в спортивных товарах.
Время публикации: 19 июля 2022 г.
