Carbon Fiber Weaves: Hvað þeir eru og hvers vegna á að nota þá

Ef þú hefur einhvern tíma velt því fyrir þér hvers vegna eitt stykki af koltrefjum gæti litið öðruvísi út en annað, þá ertu ekki einn. Koltrefjar koma í mörgum mismunandi vefnaði, hver þjónar mismunandi tilgangi, og það er ekki bara skrautlegt.

Koltrefjar eru gerðar úr forverum eins og polyacrylonitrile (PAN) og rayon. Undanfarartrefjarnar eru efnafræðilega meðhöndlaðar, hitaðar og teygðar og síðan kolsýrðar til að mynda hástyrktar trefjar. Þessum trefjum eða þráðum er síðan bundið saman og auðkennt með fjölda kolefnisþráða sem þeir innihalda. Algeng togeinkunnir eru 3k, 6k, 12k og 15k. „K“ stendur fyrir þúsund, þannig að 3k tog er búið til úr 3,000 kolefnisþráðum. Hefðbundið 3k tog er venjulega 0.125 tommur á breidd, þannig að það er mikið af trefjum sem troðið er inn í lítið rými. 6k tog hefur 6,000 kolefnisþræðir, 12k tog hefur 12,000 kolefnisþráða, og svo framvegis. Mikið magn af sterkum trefjum sem eru búnir saman gera koltrefjar að svo sterku efni.

koltrefja vefnaður
Koltrefjar koma oft í formi ofinna dúka, sem gerir það auðveldara að vinna með og getur veitt aukinn burðarstyrk eftir notkun. Þess vegna er hægt að vefa koltrefjaefni á marga mismunandi vegu. Algengustu eru slétt, twill, og suspender satín, og við munum fara yfir hvert efni í smáatriðum.

slétt vefnaður
Sléttu koltrefjablöðin hafa samhverft útlit með litlu köflóttu útliti. Í þessu vefnaði eru þræðir ofnir í yfir/undir mynstur. Stutt fjarlægð á milli fléttna gefur sléttu vefnaðinum mikinn stöðugleika. Efnisstöðugleiki vísar til getu efnis til að viðhalda vefnaðarhorni sínu og trefjastefnu. Vegna þessa mikla stöðugleika hentar slétt vefnaður síður fyrir uppsetningu með flóknar útlínur og það verður ekki eins sveigjanlegt og sum önnur efni. Almennt séð er slétt vefnaður hentugur fyrir flatar plötur, pípur og tvívíðar línur.

Einn ókostur við þetta vefnaðarmynstur er að það er mikil krulling í þráðunum vegna þess hve stutt er á milli fléttna (hornin sem trefjarnar mynda þegar þær eru vefnaðar, sjá hér að neðan). Harkaleg krumpa skapar streitustyrk sem veikir hlutann með tímanum.

Twill vefnaður
Twill er brúin milli slétt vefnaðar og satínvefs sem við ræðum næst. Twill efni hefur góðan sveigjanleika og getur myndað flóknar útlínur. Það er verra en sessuefni í satínefni til að viðhalda stöðugleika efnisins, en ekki eins gott og venjulegt vefnað efni. Ef þú fylgir togþræðinum í twillvef fer það í gegnum ákveðinn fjölda toga og síðan í gegnum sama fjölda toga. Upp/niður mynstur skapar útlit ská ör, sem kallast "twill lína." Lengri fjarlægð á milli fléttaðra drátta þýðir minni krullu og minni hugsanlegan álagsstyrk samanborið við venjuleg vefnaðarefni.

2×2twill efni

4×4 Twill
2×2 twill er líklega þekktasta koltrefjavefið í greininni. Það er notað í mörgum snyrtivörum og skreytingum en er líka mjög hagnýtur, það sameinar miðlungs mótunarhæfni og miðlungs stöðugleika. Eins og 2×2 nafnið gefur til kynna mun hvert tog fara í gegnum 2 tog og fara síðan yfir báðar dráttarvélarnar. Sömuleiðis verður 4×4 twill þræddur í gegnum 4 tog og síðan í gegnum 4 tog. Það myndar aðeins betur en 2×2 twill vegna þess að vefnaðurinn er ekki eins þéttur, en hann er líka minna stöðugur.

beisli satín
Satín vefnaður var hannaður fyrir þúsundum ára til að búa til silkiefni með frábærum draperum á meðan það lítur slétt og óaðfinnanlega út. Fyrir samsett efni þýðir þessi drapeability að auðvelt er að mynda það og vefja um flóknar útlínur. Þar sem þetta efni er mjög mótanlegt er búist við að stöðugleiki þess verði lítill. Algengar heddle satín vefnaður inniheldur 4-heddle satín (4HS), 5- heddle satín (5HS) og 8- heddle satín (8HS). Þegar magn satínvefnaðar eykst eykst mótunarhæfni á meðan stöðugleiki dúksins minnkar.

4HS

5HS

8HS

Númerið í Harness Satin nafninu gefur til kynna heildarfjölda toga sem fara í gegnum. Fyrir 4HS mun það fara í gegnum 3 tog og síðan undir 1 tog. Fyrir 5HS mun það fara í gegnum 4 tog og síðan undir 1 tog, og fyrir 8HS mun það fara í gegnum 7 tog og síðan undir 1 tog.

Dreiftogi á móti venjulegu togi
Dreifð dráttarefni geta verið góð málamiðlun á milli þess að nota einstefnuefni og venjuleg fléttuefni. Þegar trefjaþræðir eru ofnir upp og niður til að mynda efni minnkar styrkurinn vegna krampa í þræðinum. Þegar þú fjölgar þráðum í venjulegu togi (td úr 3k í 6k) verður togið stærra (þykkara) og krulluhornið verður grófara. Ein leið til að forðast þetta er að dreifa þráðunum í breiðari tóg, þetta er kallað að dreifa tóunum og það eru nokkrir kostir við að gera þetta.

Að dreifa toginu gefur minna krulluhorn en venjuleg togflétta og getur dregið úr krossgöllum með því að auka sléttleika. Lægra krimphorn mun leiða til meiri styrks. Dreifð dráttarefni er líka auðveldara að vinna með en einstefnuefni og veita samt nokkuð góða trefjavörn.

Slepptu sléttu toga

Dreifður togtwill vefnaður

einátta
Eins og nafnið gefur til kynna, uni, sem þýðir einn, eru allar trefjar í sömu átt. Þetta veitir einhliða (UD) dúk nokkra hástyrka kosti. UD dúkur er ekki ofinn og hefur engar krumpar samofnar trefjar sem myndu veikja uppbygginguna. Aftur á móti bæta samfelldar trefjar við styrk og stífleika. Annar kostur er hæfileikinn til að sérsníða uppsetninguna með meiri stjórn á frammistöðueiginleikum. Reiðhjólagrind eru frábært dæmi um hvernig hægt er að nota UD efni til að sérsníða frammistöðu. Botnfestingarsvæði rammans verður að vera stíft til að flytja kraft ökumannsins yfir á hjólin, en grindin þarf einnig að vera sveigjanleg og sveigjanleg til að forðast að slasa ökumanninn. Með UD efni geturðu valið nákvæma stefnu trefjanna til að fá styrkinn sem þú þarft.

Stór ókostur við UD er stjórnhæfni þess. UD getur auðveldlega fallið í sundur við uppsetningu vegna þess að það hefur engar samofnar trefjar til að halda því saman. Ef trefjarnar eru rangt settar er næstum ómögulegt að beina þeim rétt aftur. Vélaðir hlutar úr UD efni geta einnig valdið vandamálum. Ef einhverjar trefjar dragast upp þar sem hluturinn var skorinn geta þessar lausu trefjar dregið upp allan hlutann. Venjulega, ef UD efni er valið til lagskipunar, verður lag af ofnu efni notað fyrir fyrsta og síðasta lagið til að bæta vinnuhæfni og endingu hluta. Þetta er gert frá dróna ramma fyrir áhugamenn alla leið til framleiðslu eldflaugahluta.