Vaatamised: 94 Autor: saidi toimetaja Avaldamisaeg: 2024-08-15 Päritolu: Sait
Klaaskiud, süsinikkiud ja aramiidkiud on kõik praegu laialdaselt kasutatavad tugevdusmaterjalid.
Klaaskiud
Süsinikkiust kangas
Aramiid (Kevlar®) kangas
Tõmbetugevus on maksimaalne pinge, mida materjal enne venitamist talub. Mõned mittehaprad materjalid deformeeruvad enne purunemist, kuid Kevlar® (aramiid) kiud, süsinikkiud ja E-klaaskiud on haprad ja purunevad vähese deformatsiooniga. Tõmbetugevust mõõdetakse jõuna pindalaühiku kohta (Pa või Pascal).
Stress on jõud ja pinge on stressist tingitud läbipaine. Allolevas tabelis on toodud kolme enamkasutatava tugevduskiu tõmbetugevuse võrdlus: süsinikkiud, aramiidkiud, klaaskiud ja epoksüvaik. Väärib märkimist, et need arvud on ainult võrdluseks ja võivad erineda olenevalt tootmisprotsessist, epoksüvaigu koostisest, aramiidi koostisest, süsinikkiu lähtekiust jne ning on väljendatud MPa-des.
Kui võrrelda kolme materjali tihedust, võib kolme kiu vahel näha olulisi erinevusi. Kui teha kolm täpselt sama suuruse ja kaaluga näidist, selgub kiiresti, et Kevlar® kiud on palju kergemad, süsinikkiud on teisel kohal ja E-klaaskiud kõige raskemad. Seetõttu saab sama kaaluga komposiidi puhul suurema tugevuse saada süsinikkiuga või Kevlar®-iga. Teisisõnu, iga süsinikkiust või Kevlar® komposiitmaterjalist valmistatud struktuur, mis nõuab teatud tugevust, on väiksem või õhem kui klaaskiust valmistatud struktuur. Pärast proovide valmistamist ja testimist selgub, et klaaskiudkomposiidid kaaluvad peaaegu kaks korda rohkem kui Kevlar® või süsinikkiust laminaadid. See tähendab, et Kevlar® või süsinikkiudu kasutades saab palju kaalu säästa. Seda omadust nimetatakse tugevuse ja kaalu suhteks.
Youngi moodul on elastse materjali jäikuse mõõt ja on materjali kirjeldamise viis. Seda defineeritakse kui üheteljelise (ühes suunas) pinge ja üheteljelise deformatsiooni (deformatsioon samas suunas) suhet. Youngi moodul = pinge/pinge, mis tähendab, et kõrge Youngi mooduliga materjalid on jäigemad kui madala Youngi mooduliga materjalid.
Süsinikkiu, Kevlar® ja klaaskiu jäikus varieerub märkimisväärselt. Süsinikkiud on umbes kaks korda jäigem kui aramiidkiud ja viis korda jäigem kui klaaskiud. Süsinikkiu suurepärase jäikuse negatiivne külg on see, et see kipub olema rabedam. Kui see ebaõnnestub, ei esine sellel palju pingeid ega deformatsioone.
Nii Kevlar® kui ka süsinikkiud on vastupidavad kõrgetele temperatuuridele ja kummalgi pole sulamistemperatuuri. Mõlemat materjali on kasutatud kaitseriietuses ja tulekindlates kangastes. Klaaskiud lõpuks sulab, kuid on ka kõrgete temperatuuride suhtes väga vastupidav. Muidugi võivad tulekindlust tõsta ka hoonetes kasutatavad jäätunud klaaskiud.
Süsinikkiudu ja Kevlar®-i kasutatakse kaitsvate tulekustutus- või keevitustekkide või riiete valmistamiseks. kevlarkindaid kasutatakse lihatööstuses sageli käte kaitsmiseks nugade kasutamisel. Maatriksi (tavaliselt epoksü) kuumakindlus on samuti oluline, kuna kiude kasutatakse harva eraldi. Kuumuse käes pehmeneb epoksüvaik kiiresti.
Süsinikkiud juhib elektrit, kuid Kevlar® ja klaaskiud mitte. Kevlar®-i kasutatakse juhtmete tõmbamiseks ülekandetornides. Kuigi see ei juhi elektrit, neelab see vett ja vesi juhib elektrit. Seetõttu tuleb sellistel rakendustel Kevlarile kanda veekindel kate.
Kuna süsinikkiud võib elektrit juhtida, muutub galvaanilise sideme korrosioon probleemiks, kui see puutub kokku teiste metallosadega.
Aramiidkiud lagunevad päikesevalguse ja kõrge UV-kiirguse mõjul. Süsinik- või klaaskiud ei ole UV-kiirguse suhtes eriti tundlikud. Kuid mõned tavaliselt kasutatavad maatriksid, nagu epoksüvaigud, jäävad päikesevalguse kätte, kus see valgeneb ja kaotab oma tugevuse. Polüester- ja vinüülestervaigud on UV-kiirgusele vastupidavamad, kuid nõrgemad kui epoksüvaigud.
Kui mõnda detaili korduvalt painutada ja sirgendada, läheb see lõpuks väsimuse tõttu üles. Süsinikkiud on mõnevõrra tundlik väsimuse suhtes ja kipub katastroofiliselt ebaõnnestuma, samas kui Kevlar® on väsimusele vastupidavam. Klaaskiud on kuskil vahepeal.
Kevlar® on väga vastupidav hõõrdumisele, mistõttu on raske lõigata. Üks Kevlar®-i levinumaid kasutusviise on kaitsekindad piirkondades, kus klaas võib käsi lõigata või kus kasutatakse teravaid lõiketeri. Süsinik- ja klaaskiud on vähem vastupidavad.
Aramiidkiud on tundlikud tugevate hapete, leeliste ja teatud oksüdeerivate ainete (nt naatriumhüpoklorit) suhtes, mis võivad põhjustada kiudude lagunemist. Tavalisi kloorvalgendajaid (nt Clorox®) ja vesinikperoksiidi ei saa Kevlar®-iga kasutada. Aramiidkiude kahjustamata võib kasutada hapnikuga pleegitusaineid (nt naatriumperboraati).
Süsinikkiud on väga stabiilsed ja keemilise lagunemise suhtes tundlikud. Epoksümaatriks aga laguneb.
Et süsinikkiud, Kevlar® ja klaas toimiksid optimaalselt, tuleb neid maatriksis (tavaliselt epoksüvaigus) paigal hoida. Seetõttu on epoksüvaigu võime siduda erinevate kiududega.
Nii süsinik- kui ka klaaskiud võivad kergesti epoksiidi külge kleepuda, kuid aramiidkiud-epoksüside ei ole nii tugev, kui soovitakse, ja see vähenenud nakkuvus võimaldab vee läbitungimist. Selle tulemusel tähendab aramiidkiudude vee imamise lihtsus koos soovimatu nakkumisega epoksiidiga seda, et kui kevlar® komposiidi pind on kahjustatud ja vesi võib siseneda, võib Kevlar® absorbeerida vett piki kiude ja nõrgendada komposiiti.
Aramiid on oma loomulikus olekus helekuldne, seda saab värvida ja nüüd on saadaval palju toredaid toone. Klaaskiud on saadaval ka värvilistes versioonides. Süsinikkiud on alati must ja seda saab segada värvilise aramiidiga, kuid seda ei saa ise värvida.
Pärast ülaltoodud 11 üksuse võrdlemist saime kolme materjali kohta esialgse arusaamise.
Konkreetne materjalivalik sõltub konkreetsest rakendusest ja majanduslikest kaalutlustest, et jõuda rahuldava lahenduseni.
Kui teil on küsimusi, võtke ühendust JLON-i meeskonnaga, kes võib pakkuda professionaalset tehnilist tuge, mis aitab teil kulusid optimeerida ning aega ja vaeva säästa.
