0°/90° спрямо ±45° Двуосов плат от фибростъкло: Разлики и как да изберете

Изборът на правилната ориентация на армировката е от съществено значение при проектирането на композитен ламинат от фибростъкло. Въпреки че 0°/90° и ±45° двуосни тъканите от фибростъкло могат да използват едни и същи E-стъклени влакна и да имат подобно общо тегло, те подсилват композитната структура в различни посоки и реагират по различен начин на натоварвания на опън, огъване, срязване и усукване.

Следователно изборът не е просто коя двуосна тъкан е по-здрава. Зависи от посоката на натоварване, формата на компонента, производствения процес и цялостния дизайн на ламината.

Като професионалист Доставчик на тъкани от фибростъкло , Jlon предоставя 0°/90° двуосни тъкани от фибростъкло, ±45° двуосни тъкани от фибростъкло и многоаксиални тъкани от фибростъкло с различни тегла, ширини и конструкции. Това ръководство обяснява техните основни разлики и помага на производителите на композитни материали да изберат подходящата армировка от фибростъкло за морски приложения, вятърна енергия, транспорт, строителство и промишлени приложения.

Какво е двуосна тъкан от фибростъкло?

Двуосната тъкан от фибростъкло е вид ненагъната тъкан, обикновено наричана NCF, направена чрез поставяне на непрекъснати ровинги от фибростъкло в две основни посоки. Влакнестите слоеве се държат заедно чрез олекотени полиестерни шевове, вместо да бъдат преплетени като конвенционален тъкан плат от фибростъкло.

Двете най-често срещани конструкции са:

·  0°/90° двуосна тъкан от фибростъкло

·  +45°/-45° биаксиален плат от фибростъкло

Тъй като основните подсилващи влакна остават сравнително прави, биаксиалната тъкан от фибростъкло обикновено осигурява по-добра механична ефективност от тъкана тъкан с подобно тегло. Влакната имат по-малко гънки, което позволява товарите да се прехвърлят по-директно по посоките на влакната.

Основните характеристики на двуосната тъкан от фибростъкло включват:

·  Висока якост на насочване

·  Ниско нагъване на влакна

·  Добра импрегнация със смола

·  Ефективно натрупване на дебелина на ламината

·  Съвместимост с полиестерни, винилестерни и епоксидни смоли

·  Подходящ за ръчно поставяне, вакуумно опаковане и вливане на смола

·  Предлага се със или без мат с нарязани нишки

Терминът 'двуосно' описва плат с две посоки на армиране. Въпреки това, ориентацията на тези влакна определя как се представя готовият ламинат.

Какво представлява 0°/90° биаксиален плат от фибростъкло?

A 0°/90° биаксиалната тъкан от фибростъкло съдържа непрекъснати ровинги от фибростъкло, подредени в две перпендикулярни посоки.

Влакната 0° обикновено преминават по дължината на ролката, докато влакната 90° минават по ширината на ролката. В зависимост от спецификацията на продукта и обозначението на производителя, те могат също да бъдат описани като надлъжни и напречни влакна.

Тази конструкция е предназначена предимно за подсилване на ламинат в основните му надлъжни и напречни посоки.

Основни свойства на 0°/90° фибростъкло

0°/90° плат от фибростъкло обикновено предлага:

·  Висока якост на опън в надлъжна и напречна посока

·  Добра производителност на огъване, когато е подравнена с основните структурни натоварвания

·  Подобрена стабилност на размерите в две перпендикулярни посоки

·  Ефективно укрепване на плоски и леко извити панели

·  Предвидими механични свойства по главните оси на компонента

·  Бързо натрупване на ламинат при използване на средни или тежки тъкани

Тъй като влакната са разположени по основните геометрични посоки, 0°/90° биаксиален плат от фибростъкло обикновено се използва, когато товарите се носят по дължината и ширината на панела.

Типични приложения

Обичайните приложения на 0°/90° двуосна тъкан от фибростъкло включват:

·  Страни на корпуса на лодка и долни панели

·  Морски палуби и прегради

·  Композитни сандвич панели

·  Черупки на перките на вятърни турбини

·  Панели за камиони и товарни автомобили

·  Строителни плоскости и профили

·  Водни резервоари и съдове за съхранение

·  Плоски листове и пултрудирани компоненти

·  Промишлени капаци и заграждения

·  Формовани конструкции от фибростъкло

Например, в дълъг композитен панел, 0° влакна могат да подсилят основната посока на натоварване, докато 90° влакна спомагат за стабилизирането на панела по ширината му и разпределят напречните натоварвания.

Какво е ±45° биаксиален плат от фибростъкло?

±45° двуосна тъкан от фибростъкло се състои от два слоя фибростъкло, ориентирани на +45° и −45° спрямо дължината на ролката или дефинираната референтна ос на компонента.

Вместо да подсилват само директните надлъжни и напречни посоки, диагоналните влакна са особено ефективни при носенето на натоварвания на срязване и усукване в равнината.

Основни свойства на ±45° фибростъкло

±45° тъкан от фибростъкло обикновено осигурява:

·  Добра якост на срязване в равнината

·  Подобрена устойчивост на усукване и усукване

·  Ефективно пренасяне на натоварването между надлъжна и напречна посока

·  Добра армировка около ъглите и извитите повърхности

·  По-добро съответствие с някои сложни геометрии на формата

·  Намален риск от разцепване в една главна посока

·  Балансирана диагонална армировка

Когато композитна структура се усуква или претърпява срязване, натоварването действа диагонално върху ламината. Следователно влакната, разположени на +45° и −45°, са добре подравнени, за да устоят на тази деформация.

Типични приложения

Обичайните приложения на ±45° биаксиална тъкан от фибростъкло включват:

·  Извити корпуси на лодки

·  Връзки между корпуса и палубата

·  Стрингер и укрепване на рамката

·  Тръби, тръби и цилиндрични части

·  Решетки за лопатки на вятърни турбини

·  Композитни ъгли и фуги

·  Автомобилни и транспортни компоненти

·  Ламинати за структурен ремонт

·  Резервоари и структури, свързани с налягане

·  Компоненти, изложени на усукване или многопосочни натоварвания

В лодкостроенето, например, ±45° биаксиален плат от фибростъкло често се използва около извивките на корпуса, структурните фуги, нишките, стрингерите и зоните, подложени на ударни или усукващи натоварвания.

0°/90° срещу ±45° Двуосов плат от фибростъкло

Основната разлика е посоката, в която армировъчните влакна носят товари.

Нито един плат не е универсално по-добър. Всеки от тях се представя най-добре, когато ориентацията на влакната му съответства на очаквания път на натоварване.

Натоварвания на опън и огъване

Композитите от фибростъкло са най-здрави, когато армировъчните влакна се изравнят с приложеното натоварване.

Ако панелът се издърпва основно по дължината му, влакната в посока 0° ефективно носят това натоварване на опън. Ако панелът също така изисква здравина по ширината си, 90° влакна осигуряват напречна армировка.

Поради тази причина 0°/90° биаксиален плат от фибростъкло често се избира за:

·  Дълги плоски панели

·  Структурни кожи

·  Палуби и подове

·  Стенни панели

·  Черупки на острието

·  Компоненти, подложени на надлъжно огъване

Огъването създава напрежение от едната страна на ламината и компресия от другата. Правилно позиционираната 0° армировка може значително да увеличи твърдостта на огъване и здравината на дълъг композитен панел.

Ефективността на огъване обаче не зависи само от ориентацията на тъканта. Дебелината на ламината, съдържанието на влакна, системата от смола, материалът на сърцевината и разстоянието между корите на сандвич панела също имат голямо влияние.

Натоварвания на срязване и усукване

Срязване възниква, когато силите се опитват да накарат една част от конструкцията да се плъзне спрямо друга. Усукването се получава, когато структурата е усукана около оста си.

Влакната, поставени на ±45°, са особено ефективни при тези условия, тъй като диагоналните посоки съответстват точно на основното напрежение и компресия, генерирани от срязване.

±45° биаксиален фибростъклен плат обикновено се избира за:

·  Тръби и цилиндрични конструкции

·  Извити секции на корпуса

·  Конструктивни съединения

·  Ъгли и преходи

·  Решетки на вятърни турбини

·  Части, изложени на усукване

·  Укрепване около отворите

·  Ремонт на ламинати

Ламинат, съдържащ само 0°/90° влакна, може да има добра директна якост на опън, но недостатъчна устойчивост на напукване при срязване или усукване. Добавянето на ±45° слоеве създава по-балансирана структура.

Съгласуваност върху извити повърхности

Съвместимостта на тъканта зависи от няколко фактора, включително:

·  Ориентация на влакната

·  Тегло на плата

·  Модел на бод

·  Изграждане на слоеве

·  Наличие на нарязана нишка

·  Кривина на матрицата

·  Посока на драпиране

±45° биаксиална тъкан от фибростъкло често се приспособява по-лесно към извити или сложни повърхности, тъй като диагоналното разположение на влакната може да поеме промените във формата по-ефективно от твърдото надлъжно и напречно оформление.

Това прави тъканта от фибростъкло ±45° полезна за контури на корпуса на лодка, заоблени ъгли, тръби и сложни формовани компоненти.

Въпреки това, тежката двуосна тъкан все още може да преодолее тесни радиуси или да се набръчка върху сложни форми. Когато работят с дълбоки извивки или малки ъгли, може да се наложи производителите да използват по-лека тъкан, по-тесни парчета или няколко слоя вместо един тежък слой.

Препоръчва се практическо изпитване на материала преди започване на пълномащабно производство.

Трябва ли 0°/90° и ±45° тъкани да се използват заедно?

В много приложения на структурни композитни материали най-доброто решение е да се комбинират и двете конструкции.

Балансираният ламинат може да включва:

·  0° влакна за надлъжна здравина

·  90° влакна за напречна здравина

·  +45°/−45° влакна за якост на срязване и усукване

Например ламинат може да използва комбинация като:

1. 0°/90°

2. +45°/−45°

3. Основен материал

4. +45°/−45°

5. 0°/90°

Точната последователност зависи от дизайна на частта, състоянието на натоварване и производствения процес. Слоевете, разположени по-далеч от неутралната ос на ламината, обикновено имат по-голямо влияние върху твърдостта на огъване, докато вътрешните слоеве могат да допринесат за пренос на срязване и структурен баланс.

Триаксиалните и четириосните тъкани от фибростъкло също могат да комбинират няколко посоки в една зашита армировка:

·  Триаксиален плат: 0°/+45°/−45°

·  Триаксиален плат: +45°/90°/−45°

·  Квадриаксиален плат: 0°/+45°/90°/−45°

Тези мултиаксиални тъкани от фибростъкло могат да намалят броя на отделните слоеве и да подобрят ефективността на производството. Отделните двуосни слоеве обаче осигуряват по-голяма гъвкавост, когато инженерите се нуждаят от прецизен контрол върху ориентацията на влакната и разположението на слоевете.

Двуосна тъкан от фибростъкло със или без мат

Двуосните тъкани 0°/90° и ±45° могат да бъдат доставени с допълнителен матов слой от нарязани нишки. Продуктите могат да бъдат описани с обозначения като двуосен плат от фибростъкло с мат, комбиниран мат или прошит плат от фибростъкло с CSM.

Матовият слой може да осигури:

·  По-добро свързване между слоевете ламинат

·  Подобрено образуване на богата на смола повърхност

·  Увеличена дебелина на слой

·  По-добра съвместимост с някои процеси на ръчно полагане

·  Подобрен контрол на печат в определени приложения

Въпреки това, матът с нарязани нишки увеличава потреблението на смола и теглото на ламината. Може да не е необходимо във всеки ламинат с епоксидна смола или смола.

Тъкан без мат често се избира, когато производителят иска:

·  По-високо съотношение влакна към смола

·  По-ниска консумация на смола

·  По-добра ефективност на теглото

·  Контролирана дебелина на ламината

·  Използване на почистващ препарат във вакуумна инфузия

·  Съвместимост с приложения, при които матовият слой не е необходим

Правилната конструкция трябва да бъде избрана според системата от смола, целевото съдържание на стъкло, повърхностните изисквания и производствения метод.

Как да изберем правилната двуосна тъкан от фибростъкло

1. Идентифицирайте основната посока на натоварване

Определете дали частта е подложена основно на:

·  Надлъжно напрежение или компресия

·  Напречно натоварване

·  Огъване

·  Срязване в равнина

·  Усукване

·  Въздействие

·  Многопосочно натоварване

Изберете 0°/90° тъкан от фибростъкло, когато основните натоварвания действат по дължината и ширината на компонента. Изберете ±45° фибростъкло, когато срязването, усукването или диагоналното прехвърляне на натоварване е по-важно.

За сложни структурни части обикновено се изисква комбинация.

2. Оценете формата на формата

Плоските и леко извити панели често могат ефективно да използват по-тежка 0°/90° двуосна тъкан от фибростъкло.

За сложни криви, тесни радиуси и сложни преходи, ±45° плат или по-леки подсилвания могат да предложат по-добра драпируемост. Теглото на тъканта и шевовете също трябва да се имат предвид, тъй като ориентацията сама по себе си не определя съответствието.

3. Изберете подходящото тегло на тъканта

Двуосната тъкан от фибростъкло се предлага в широк диапазон от площни тегла. Общите тегла могат да включват приблизително:

·  300 g/m²

·  400 g/m²

·  450 g/m²

·  600 g/m²

·  800 g/m²

·  1000 g/m²

·  1200 g/m² или по-висока

Правилното тегло зависи от необходимата дебелина на ламината, броя на слоевете, геометрията на повърхността и производствения процес.

Тежката тъкан от фибростъкло натрупва дебелина бързо и може да намали труда, но може да е по-трудно да се намокри и да се приспособи около тесни извивки. По-лекият плат осигурява по-прецизен контрол върху ламината, но изисква повече слоеве.

4. Помислете за производствения процес

Биаксиалните тъкани от фибростъкло Jlon могат да бъдат избрани за процеси като:

·  Поставяне на ръце

·  Напръскване, комбинирано със зашита армировка

·  Вакуумно опаковане

·  Вакуумна инфузия

·  Прехвърляне на смола

·  Компресионно формоване

·  Пултрузия

·  Намотка на нишки за подходящи конструкции

За вливане на смола трябва да се вземат предвид пропускливостта и потокът на смола. Много гъстата подплата от армировка може да забави движението на смолата и да увеличи риска от сухи зони.

За ръчно поставяне тъканта трябва да може лесно да се намокри без прекомерно натрупване на смола. Операторът трябва също така да гарантира, че въздухът е отстранен между слоевете.

5. Съпоставете плата със системата от смола

Двуосната тъкан от фибростъкло трябва да има размер, съвместим с предвидената смола. Обичайните системи със смола включват:

·  Ненаситена полиестерна смола

·  Винилестерна смола

·  Епоксидна смола

·  Други термореактивни композитни смоли

Системата от смола влияе върху поведението при намокряне, интерламинарното свързване, химическата устойчивост, температурата на обработка и крайните механични характеристики.

Преди производство потвърдете съвместимостта на смолата с доставчика на плат от фибростъкло.

6. Прегледайте пълния дизайн на ламинат

Изборът на армировка от фибростъкло не трябва да се основава на един слой тъкан.

Пълният дизайн може да включва:

·  Гелкоут или повърхностен слой

·  Слоеве от фибростъкло

·  Локално укрепване

·  Материал на сърцевината

·  Лепило или свързваща паста

·  Система със смола

·  Вложки и зони за закрепване

За сандвич структури, използващи ядро ​​от PVC пяна, ядро ​​от PET пяна, PMI пяна или пчелна пита, обвивките от фибростъкло носят натоварвания на опън и натиск, докато ядрото разделя обвивките и пренася срязване.

Поради това ориентацията на тъканта от фибростъкло трябва да допълва както външните натоварвания, така и свойствата на основния материал.

Често срещани грешки при избора

Избор само по тегло на плата

Две тъкани с еднакво общо тегло могат да се представят много различно, ако ориентацията на влакната им е различна. Винаги вземайте предвид как влакната са разпределени между двете посоки.

Ако приемем, че платът с ±45° се използва само за гъвкавост

±45° биаксиална тъкан от фибростъкло не е просто по-гъвкава армировка. Основната му структурна цел е да издържа на срязващи и усукващи натоварвания.

Използване само на 0°/90° плат в усукваща се структура

Една конструкция може да има добра надлъжна якост, но все пак да се повреди поради напукване при срязване, увреждане на ставите или деформация на усукване. Може да е необходима армировка ±45°.

Пренебрегване на разпределението на влакната

Някои двуосни тъкани разпределят общото тегло на влакната по равно между двете посоки, докато други използват небалансирана конструкция. Например, повече влакна могат да бъдат поставени в посока 0°, когато е необходима по-голяма надлъжна якост.

Проверете пълната спецификация на тъканта, вместо да разчитате само на общото g/m².

Пренебрегване на изискванията на процеса

Механично подходяща тъкан все още може да причини производствени проблеми, ако не се намокри, драпира или влива правилно. Изборът на материал трябва да вземе предвид както структурните характеристики, така и производствените условия.

Защо да изберете Jlon Biaxial Fiberglass Fabric?

Jlon доставя армировъчни материали от фибростъкло за производители на композитни материали в морската, вятърната енергия, транспорта, строителството и общите индустриални пазари.

Нашата гама от фибростъкло включва:

·  0°/90° двуосна тъкан от фибростъкло

·  +45°/−45° биаксиален плат от фибростъкло

·  Двуосна тъкан от фибростъкло с нарязана нишка

·  Триаксиален плат от фибростъкло

·  Квадриаксиален плат от фибростъкло

·  Тъкан ровинг

·  Плат от фибростъкло

·  Мат с нарязани нишки

·  Персонализирана армировка от фибростъкло

Jlon може да осигури различни тегла на тъканите, ширини, дължини на ролките, разпределение на влакната и конструкции на шевове според изискванията на клиента.

При искане на препоръка клиентите трябва да предоставят:

·  Приложение

·  Размери на детайла

·  Посока на натоварването

·  Необходимо тегло на плата

·  Ширина на ролката

·  Тип смола

·  Производствен процес

·  Плат с или без мат

·  Целевата дебелина на ламината

·  Годишно или проектно количество

С тази информация Jlon може да помогне при идентифицирането на подходяща двуосна конструкция от фибростъкло за тестване и квалификация.

Често задавани въпроси

0°/90° биаксиална тъкан по-здрава ли е от ±45° тъкан?

Не е задължително. Силата зависи от посоката на приложеното натоварване. 0°/90° тъкан обикновено е по-здрава по дължината на своите надлъжни и напречни посоки на влакна, докато ±45° тъкан е по-ефективна за натоварвания на срязване в равнина и усукване.

Коя двуосна тъкан от фибростъкло е по-добра за строене на лодки?

И двете се използват широко в морските композити. Платът 0°/90° е подходящ за надлъжно и напречно укрепване на корпуси, палуби и панели. Тъканта с ±45° обикновено се използва за извивки на корпуса, стрингери, фуги, прорези и зони, изложени на срязване или усукване. Структурните морски ламинати често съчетават и двете.

Подходяща ли е двуосната тъкан от фибростъкло за вакуумна инфузия?

да Биаксиалните и многоаксиалните тъкани от фибростъкло се използват широко във вакуумна инфузия. Теглото на тъканта, дебелината на купчината, пропускливостта и стратегията на потока на смолата трябва да се вземат предвид, за да се постигне пълно импрегниране.

Каква е разликата между биаксиален плат и тъкан ровинг?

Тъканият ровинг се произвежда чрез преплитане на ровинги на основата и вътъка, създавайки нагънати влакна в точките на кръстосване. Двуосната тъкан от фибростъкло използва отделни прави слоеве от влакна, държани заедно чрез шев. Неговото по-ниско кримпване може да подобри насочената механична ефективност.

Може ли двуосният плат от фибростъкло да се доставя с подложка от нарязани нишки?

да Jlon може да достави двуосен плат от фибростъкло със или без матов слой от нарязани нишки. Най-добрият вариант зависи от смолата, производствения процес, изискванията за свързване и целевите свойства на ламината.

Може ли Jlon да персонализира теглото на влакното във всяка посока?

да В допълнение към балансираните двуосни тъкани, персонализираните конструкции могат да разпределят различни тегла на влакната в различни посоки. Това е полезно, когато даден компонент изисква повече армировка по една главна ос.

Заключение

Изборът между 0°/90° и ±45° биаксиална тъкан от фибростъкло трябва да се основава на посоката на натоварване, а не само на теглото на тъканта.

Използвайте 0°/90° двуосна тъкан от фибростъкло, когато конструкцията се нуждае от ефективна надлъжна и напречна армировка на опън или огъване. Използвайте ±45° двуосна тъкан от фибростъкло, когато устойчивостта на срязване, представянето на усукване и диагоналното прехвърляне на натоварване са по-важни.

За много структурни композитни части най-ефективният ламинат съчетава армировка от 0°, 90° и ±45°. Това създава по-балансирана структура, способна да носи товари в различни посоки.

Jlon доставя двуосна тъкан от фибростъкло и многоаксиална армировка от фибростъкло в персонализирани тегла, ширини и конструкции. Свържете се с Jlon с вашето приложение, система от смола, производствен процес и необходимите спецификации, за да обсъдите най-подходящата тъкан от фибростъкло за вашия композитен проект.