0°/90° față de ±45° țesătură biaxială din fibră de sticlă: diferențe și cum să alegeți

Alegerea orientării corecte a armăturii este esențială atunci când proiectați un laminat compozit din fibră de sticlă. Deși țesăturile din fibră de sticlă biaxiale 0°/90° și ±45° pot folosi aceleași fibre de sticlă E și au o greutate totală similară, ele consolidează o structură compozită în direcții diferite și răspund diferit la sarcinile de tracțiune, încovoiere, forfecare și torsiune.

Prin urmare, alegerea nu se referă doar la care material biaxial este mai rezistent. Depinde de direcția de încărcare, forma componentei, procesul de fabricație și designul general al laminatului.

În calitate de furnizor profesionist de țesături din fibră de sticlă, Jlon oferă țesături din fibră de sticlă biaxiale 0°/90°, țesături din fibră de sticlă biaxiale ± 45° și țesături din fibră de sticlă multiaxiale în diferite greutăți, lățimi și construcții. Acest ghid explică principalele diferențe ale acestora și ajută producătorii de compozite să aleagă armătura potrivită cu fibră de sticlă pentru aplicații maritime, eoliene, transport, construcții și industriale.

Ce este țesătura biaxială din fibră de sticlă?

Țesătura biaxială din fibră de sticlă este un tip de țesătură non-crimpată, denumită în mod obișnuit NCF, realizată prin plasarea rovingurilor continue din fibră de sticlă în două direcții principale. Straturile de fibre sunt ținute împreună prin cusături ușoare din poliester, în loc să fie împletite ca o pânză convențională din fibră de sticlă.

Cele mai comune două construcții sunt:

·  țesătură din fibră de sticlă biaxială 0°/90°

·  țesătură din fibră de sticlă biaxială +45°/-45°

Deoarece principalele fibre de armare rămân relativ drepte, țesătura biaxială din fibră de sticlă oferă în mod normal o eficiență mecanică mai bună decât o țesătură cu o greutate similară. Fibrele au mai puțin ondulat, permițând transferului sarcinilor mai direct de-a lungul direcțiilor fibrelor.

Caracteristicile cheie ale țesăturii biaxiale din fibră de sticlă includ:

·  Rezistență direcțională mare

·  Crimpare cu fibre reduse

·  Bună impregnare cu rășină

·  Acumularea eficientă a grosimii laminatului

·  Compatibilitate cu poliester, vinil ester și rășini epoxidice

·  Adecvarea pentru întindere manuală, ambalare în vid și infuzie cu rășină

·  Disponibilitate cu sau fără covoraș cu șuvițe tăiate

Termenul „biaxial” descrie o țesătură cu două direcții de armare. Cu toate acestea, orientarea acestor fibre determină modul în care funcționează laminatul finit.

Ce este țesătura din fibră de sticlă biaxială 0°/90°?

O țesătură din fibră de sticlă biaxială 0°/90° conține rovinguri continue din fibră de sticlă dispuse în două direcții perpendiculare.

Fibrele de 0° se desfășoară de obicei de-a lungul lungimii rolei, în timp ce fibrele de 90° se desfășoară pe lățimea rolei. În funcție de specificația produsului și de notația producătorului, acestea pot fi descrise și ca fibre longitudinale și transversale.

Această construcție este concepută în primul rând pentru a întări un laminat în direcțiile sale principale longitudinale și transversale.

Principalele proprietăți ale țesăturii din fibră de sticlă 0°/90°

O țesătură din fibră de sticlă 0°/90° oferă în general:

·  Rezistenta mare la tractiune in directiile longitudinale si transversale

·  Performanță bună la îndoire atunci când este aliniată la sarcinile structurale principale

·  Stabilitate dimensională îmbunătățită în două direcții perpendiculare

·  Armare eficientă a panourilor plate și ușor curbate

·  Proprietăți mecanice previzibile de-a lungul axelor principale ale componentei

·  Acumulare rapidă de laminat atunci când utilizați țesături de greutate medie sau grea

Deoarece fibrele sunt poziționate de-a lungul principalelor direcții geometrice, țesătura din fibră de sticlă biaxială 0°/90° este utilizată în mod obișnuit acolo unde sarcinile sunt transportate de-a lungul lungimii și lățimii unui panou.

Aplicații tipice

Aplicațiile obișnuite ale țesăturii biaxiale din fibră de sticlă 0°/90° includ:

·  Laturile și panourile inferioare ale cocii bărcii

·  Punți și pereți marini

·  Panouri sandwich compozite

·  Învelișul palelor turbinei eoliene

·  Panouri pentru camioane si vehicule comerciale

·  Constructii panouri si profile

·  Rezervoare de apă și vase de stocare

·  Foi plate și componente pultruse

·  Invelisuri si carcase industriale

·  Structuri turnate din fibră de sticlă

De exemplu, într-un panou lung compozit, fibrele de 0° pot întări direcția de încărcare primară, în timp ce fibrele de 90° ajută la stabilizarea panoului pe lățimea sa și la distribuirea sarcinilor transversale.

Ce este țesătura din fibră de sticlă biaxială de ±45°?

O țesătură din fibră de sticlă biaxială de ±45° constă din două straturi de fibră de sticlă orientate la +45° și -45° față de lungimea rolei sau axa de referință definită a componentei.

În loc să întărească doar direcțiile longitudinale și transversale directe, fibrele diagonale sunt deosebit de eficiente în a suporta sarcinile de forfecare și torsiune în plan.

Principalele proprietăți ale țesăturii din fibră de sticlă ±45°

O țesătură din fibră de sticlă de ±45° oferă în general:

·  Rezistență bună la forfecare în plan

·  Rezistență îmbunătățită la răsucire și torsiune

·  Transfer eficient de sarcină între direcțiile longitudinale și transversale

·  Armare bună în jurul colțurilor și suprafețelor curbate

·  O mai bună conformitate cu unele geometrii complexe de matriță

·  Risc redus de scindare de-a lungul unei singure direcții principale

·  Armare diagonală echilibrată

Când o structură compozită se răsucește sau suferă forfecare, sarcina acționează în diagonală peste laminat. Fibrele poziționate la +45° și -45° sunt așadar bine aliniate pentru a rezista acestei deformari.

Aplicații tipice

Aplicațiile obișnuite ale țesăturii din fibră de sticlă biaxiale de ±45° includ:

·  Corpuri de barci curbate

·  Conexiuni cască-punte

·  Întărirea șnurului și cadrului

·  Tevi, tuburi si piese cilindrice

·  Pânze de forfecare a palelor turbinei eoliene

·  Colțuri și îmbinări compozite

·  Componente auto și de transport

·  Laminate pentru reparatii structurale

·  Rezervoare și structuri legate de presiune

·  Componente expuse la răsucire sau sarcini multidirecționale

În construcțiile de bărci, de exemplu, țesătura din fibră de sticlă biaxială de ± 45° este frecvent utilizată în jurul curbelor carenei, îmbinărilor structurale, grinzilor, cordonilor și zonelor supuse la lovire sau la sarcini de torsiune.

0°/90° față de ±45° țesătură biaxială din fibră de sticlă

Principala diferență este direcția în care fibrele de armătură transportă sarcini.

Niciun material nu este universal mai bun. Fiecare dintre ele funcționează cel mai bine atunci când orientarea fibrei se potrivește cu calea de încărcare așteptată.

Sarcini de tracțiune și încovoiere

Compozitele din fibră de sticlă sunt cele mai puternice atunci când fibrele de armătură se aliniază cu sarcina aplicată.

Dacă un panou este tras în primul rând de-a lungul lungimii sale, fibrele în direcția 0° suportă eficient acea sarcină de tracțiune. Dacă panoul necesită, de asemenea, rezistență pe lățimea sa, fibrele de 90° asigură o întărire transversală.

Din acest motiv, țesătura din fibră de sticlă biaxială 0°/90° este adesea selectată pentru:

·  Panouri plate lungi

·  Piele structurale

·  Punți și podele

·  Panouri de perete

·  Coji lame

·  Componente supuse la îndoire longitudinală

Îndoirea produce tensiune pe o parte a unui laminat și compresie pe cealaltă. O armătură de 0° poziționată corect poate crește semnificativ rigiditatea la încovoiere și rezistența unui panou lung compozit.

Cu toate acestea, performanța de îndoire nu depinde doar de orientarea materialului. Grosimea laminatului, conținutul de fibre, sistemul de rășină, materialul miezului și distanța dintre învelișurile unui panou sandwich au, de asemenea, o influență majoră.

Încărcări de forfecare și torsiune

Forfecarea apare atunci când forțele încearcă să facă o parte a unei structuri să alunece față de alta. Torsiunea apare atunci când o structură este răsucită în jurul axei sale.

Fibrele plasate la ±45° sunt deosebit de eficiente în aceste condiții, deoarece direcțiile diagonale corespund îndeaproape tensiunii și compresiei principale generate de forfecare.

Prin urmare, țesătura din fibră de sticlă biaxială de ±45° este aleasă în mod obișnuit pentru:

·  Tuburi si structuri cilindrice

·  Secțiuni curbe ale cocii

·  Îmbinări structurale

·  Colțuri și tranziții

·  Pânze de forfecare a turbinei eoliene

·  Piese expuse la răsucire

·  Armare în jurul deschiderilor

·  Repararea laminatelor

Un laminat care conține numai fibre 0°/90° poate avea o rezistență bună la tracțiune directă, dar o rezistență insuficientă la fisurare sau răsucire prin forfecare. Adăugarea de straturi de ±45° creează o structură mai echilibrată.

Conformabilitatea pe suprafețe curbate

Conformabilitatea țesăturii depinde de mai mulți factori, printre care:

·  Orientarea fibrelor

·  Greutatea materialului

·  Model de cusătură

·  Construcția stratului

·  Prezența covorașului de șuvițe tocate

·  Curbura mucegaiului

·  Direcția de drapaj

Țesătura din fibră de sticlă biaxială de ±45° se conformează adesea mai ușor suprafețelor curbate sau compuse, deoarece aranjamentul diagonal al fibrei poate adapta mai eficient schimbările de formă decât un aspect longitudinal și transversal rigid.

Acest lucru face ca țesătura din fibră de sticlă de ±45° să fie utilă pentru contururile carenei bărcii, colțurile rotunjite, țevi și componente turnate complexe.

Cu toate acestea, țesătura biaxială grea se poate încărca peste raze strânse sau se poate șifona pe matrițe complicate. Când lucrați cu curbe adânci sau colțuri mici, producătorii ar putea avea nevoie să folosească țesături mai ușoare, bucăți tăiate mai înguste sau mai multe straturi în loc de un strat greu.

Se recomandă o încercare practică a materialului înainte de a începe producția la scară largă.

Ar trebui folosite țesături de 0°/90° și ±45° împreună?

În multe aplicații structurale compozite, cea mai bună soluție este combinarea ambelor construcții.

Un laminat echilibrat poate include:

·  Fibre 0° pentru rezistență longitudinală

·  Fibre la 90° pentru rezistență transversală

·  Fibre +45°/−45° pentru rezistența la forfecare și la torsiune

De exemplu, un laminat poate folosi o combinație cum ar fi:

1. 0°/90°

2. +45°/−45°

3. Material de bază

4. +45°/−45°

5. 0°/90°

Secvența exactă depinde de proiectarea piesei, starea de încărcare și procesul de fabricație. Straturile poziționate mai departe de axa neutră a laminatului au, în general, o influență mai mare asupra rigidității la încovoiere, în timp ce straturile interioare pot contribui la transferul de forfecare și echilibrul structural.

Țesăturile din fibră de sticlă triaxiale și cvadriaxiale pot combina, de asemenea, mai multe direcții într-o armătură cusută:

·  Material triaxial: 0°/+45°/−45°

·  Material triaxial: +45°/90°/−45°

·  Tesatura cvadriaxiala: 0°/+45°/90°/−45°

Aceste țesături din fibră de sticlă multiaxiale pot reduce numărul de straturi separate și pot îmbunătăți eficiența producției. Cu toate acestea, straturile biaxiale separate oferă o flexibilitate mai mare atunci când inginerii au nevoie de un control precis asupra orientării fibrelor și a plasării straturilor.

Țesătură din fibră de sticlă biaxială cu sau fără covoraș

Atât țesăturile biaxiale 0°/90°, cât și ±45° pot fi furnizate cu un strat suplimentar de șuvițe tocate. Produsele pot fi descrise folosind denumiri cum ar fi țesătură din fibră de sticlă biaxială cu covoraș, covoraș combinat sau țesătură din fibră de sticlă cusută cu CSM.

Stratul de mat poate oferi:

·  Aderență mai bună între straturile laminate

·  Formare îmbunătățită a suprafeței bogate în rășini

·  Grosimea crescută pe strat

·  Compatibilitate mai bună cu unele procese de întindere manuală

·  Control îmbunătățit prin imprimare în anumite aplicații

Cu toate acestea, covorașul tocat mărește consumul de rășină și greutatea laminatului. Este posibil să nu fie necesar în fiecare laminat de perfuzie epoxidic sau rășină.

Țesătura fără covor este adesea selectată atunci când producătorul dorește:

·  Un raport mai mare fibre-rășină

·  Consum redus de rășină

·  Eficiență mai bună în greutate

·  Grosimea laminată controlată

·  Utilizarea unui agent de curatare in infuzia cu vid

·  Compatibilitate cu aplicațiile în care nu este necesar un strat de mat

Construcția corectă trebuie selectată în funcție de sistemul de rășină, conținutul de sticlă țintă, cerințele de suprafață și metoda de producție.

Cum să alegi materialul potrivit din fibră de sticlă biaxială

1. Identificați direcția primară de încărcare

Determinați dacă piesa este supusă în principal:

·  Tensiune sau compresie longitudinală

·  Încărcare transversală

·  Îndoire

·  Forfecare în plan

·  Torsiunea

·  Impact

·  Încărcare multidirecțională

Alegeți țesătură din fibră de sticlă 0°/90° atunci când sarcinile principale acționează pe lungimea și lățimea componentei. Alegeți țesătură din fibră de sticlă de ±45° atunci când forfecarea, răsucirea sau transferul de sarcină în diagonală este mai important.

Pentru părțile structurale complexe, este de obicei necesară o combinație.

2. Evaluați forma matriței

Panourile plate și ușor curbate pot utiliza adesea țesături mai grele din fibră de sticlă biaxiale de 0°/90° în mod eficient.

Pentru curbele compuse, raze înguste și tranziții complexe, materialul de ±45° sau armăturile mai ușoare pot oferi o mai bună acoperire. Greutatea materialului și cusăturile ar trebui, de asemenea, luate în considerare, deoarece orientarea singură nu determină conformabilitatea.

3. Selectați Greutatea corespunzătoare a țesăturii

Țesătura din fibră de sticlă biaxială este disponibilă într-o gamă largă de greutăți suprafețe. Greutățile comune pot include aproximativ:

·  300 g/m²

·  400 g/m²

·  450 g/m²

·  600 g/m²

·  800 g/m²

·  1.000 g/m²

·  1.200 g/m² sau mai mare

Greutatea corectă depinde de grosimea laminată necesară, numărul de straturi, geometria suprafeței și procesul de fabricație.

Țesătura grea din fibră de sticlă crește rapid grosimea și poate reduce munca, dar poate fi mai dificil să se ude și să se conformeze în jurul curbelor strânse. Țesătura mai ușoară oferă un control mai precis al laminatului, dar necesită mai multe straturi.

4. Luați în considerare procesul de producție

Țesăturile din fibră de sticlă biaxiale Jlon pot fi selectate pentru procese precum:

·  Întinderea mâinilor

·  Spray-up combinat cu întărire cusută

·  Ambalare cu vid

·  Infuzie în vid

·  Turnare prin transfer de rășină

·  Turnare prin compresie

·  Pultruzie

·  Înfăşurare cu filament pentru construcţii adecvate

Pentru infuzia de rășină, trebuie luate în considerare permeabilitatea și fluxul de rășină. O stivă de armare foarte densă poate încetini mișcarea rășinii și crește riscul de apariție a zonelor uscate.

Pentru întinderea manuală, materialul trebuie să fie ușor de umezit, fără acumulare excesivă de rășină. De asemenea, operatorul trebuie să se asigure că aerul este îndepărtat între straturi.

5. Potriviți țesătura cu sistemul de rășină

Țesătura din fibră de sticlă biaxială trebuie să aibă o dimensiune compatibilă cu rășina dorită. Sistemele comune de rășini includ:

·  Rășină poliesterică nesaturată

·  Rășină vinilesterică

·  Rășină epoxidică

·  Alte rășini compozite termorigide

Sistemul de rășină afectează comportamentul la umezeală, lipirea interlaminară, rezistența chimică, temperatura de procesare și performanța mecanică finală.

Înainte de producție, confirmați compatibilitatea rășinii cu furnizorul de țesături din fibră de sticlă.

6. Examinați designul complet al laminatului

Selectarea armăturii cu fibră de sticlă nu ar trebui să se bazeze pe un singur strat de țesătură.

Designul complet poate include:

·  Gelcoat sau strat de suprafață

·  Straturi de piele din fibră de sticlă

·  Armare locală

·  Material de bază

·  Adeziv sau pastă de lipire

·  Sistem de rășină

·  Inserții și zone de prindere

Pentru structurile tip sandwich care folosesc miez de spumă PVC, miez de spumă PET, spumă PMI sau fagure, cojile din fibră de sticlă suportă sarcini de tracțiune și compresiune, în timp ce miezul separă pielea și transferă forfecarea.

Prin urmare, orientarea țesăturii din fibră de sticlă trebuie să completeze atât sarcinile externe, cât și proprietățile materialului de bază.

Greșeli frecvente de selecție

Alegerea numai după greutatea materialului

Două țesături cu aceeași greutate totală pot funcționa foarte diferit dacă orientările fibrelor lor sunt diferite. Luați în considerare întotdeauna modul în care fibrele sunt distribuite între cele două direcții.

Presupunând că ±45° Materialul este folosit doar pentru flexibilitate

Țesătura din fibră de sticlă biaxială de ±45° nu este doar o armătură mai flexibilă. Scopul său structural principal este acela de a rezista la forfecare și la sarcinile de torsiune.

Folosind doar țesătură de 0°/90° într-o structură răsucită

O structură poate avea o rezistență longitudinală bună, dar totuși eșuează prin fisurare prin forfecare, deteriorarea articulațiilor sau deformarea de torsiune. Poate fi necesară o armătură de ±45°.

Ignorarea distribuției fibrelor

Unele țesături biaxiale împart greutatea totală a fibrei în mod egal între cele două direcții, în timp ce altele folosesc o construcție dezechilibrată. De exemplu, mai multe fibre pot fi plasate în direcția 0° atunci când este necesară o rezistență longitudinală mai mare.

Verificați specificațiile complete ale țesăturii în loc să vă bazați doar pe totalul g/m².

Ignorarea cerințelor procesului

O țesătură adecvată din punct de vedere mecanic poate cauza în continuare probleme de producție dacă nu se udă, nu se drapește sau nu se infuzează corespunzător. Selectarea materialului trebuie să ia în considerare atât performanța structurală, cât și condițiile de fabricație.

De ce să alegeți țesătura din fibră de sticlă biaxială Jlon?

Jlon furnizează materiale de armare cu fibră de sticlă pentru producătorii de compozite din industria navală, energie eoliană, transport, construcții și piețe industriale generale.

Gama noastră de țesături din fibră de sticlă include:

·  țesătură din fibră de sticlă biaxială 0°/90°

·  țesătură din fibră de sticlă biaxială +45°/−45°

·  Țesătură biaxială din fibră de sticlă cu șuvițe tăiate

·  Țesătură triaxială din fibră de sticlă

·  Țesătură din fibră de sticlă cvadriaxială

·  țesut roving

·  Pânză din fibră de sticlă

·  Covoraș cu șuvițe tocate

·  Armatura personalizata din fibra de sticla cusuta

Jlon poate oferi diferite greutăți de țesături, lățimi, lungimi de role, distribuții ale fibrelor și construcții de cusături în funcție de cerințele clientului.

Atunci când solicită o recomandare, clienții trebuie să furnizeze:

·  Aplicare

·  Dimensiunile piesei

·  Direcția de încărcare

·  Greutatea necesară a materialului

·  Latime rola

·  Tip rășină

·  Procesul de fabricație

·  Tesatura cu sau fara saltea

·  Grosimea țintă a laminatului

·  Cantitate anuală sau proiect

Cu aceste informații, Jlon poate ajuta la identificarea unei construcții biaxiale de țesătură din fibră de sticlă adecvată pentru testare și calificare.

Întrebări frecvente

Este țesătura biaxială 0°/90° mai puternică decât țesătura ±45°?

Nu neapărat. Rezistența depinde de direcția sarcinii aplicate. O țesătură de 0°/90° este în mod normal mai rezistentă de-a lungul direcțiilor sale longitudinale și transversale ale fibrei, în timp ce o țesătură de ±45° este mai eficientă pentru forfecare în plan și sarcini de torsiune.

Ce țesătură din fibră de sticlă biaxială este mai bună pentru construcția de bărci?

Ambele sunt utilizate pe scară largă în compozitele marine. Țesătura 0°/90° este potrivită pentru armarea longitudinală și transversală a carenelor, punților și panourilor. Țesătura de ± 45° este folosită în mod obișnuit pentru curbele corpului, stringers, îmbinări, china și zone expuse la forfecare sau răsucire. Laminatele marine structurale le combină adesea pe ambele.

Este țesătura biaxială din fibră de sticlă potrivită pentru perfuzia în vid?

Da. Țesăturile din fibră de sticlă biaxiale și multiaxiale sunt utilizate pe scară largă în perfuzia în vid. Greutatea materialului, grosimea stivei, permeabilitatea și strategia de curgere a rășinii trebuie luate în considerare pentru a obține o impregnare completă.

Care este diferența dintre țesătura biaxială și roving țesut?

Roving țesut este produs prin împletirea firelor de urzeală și bătătură, creând ondularea fibrei la punctele de încrucișare. Țesătura biaxială din fibră de sticlă folosește straturi separate de fibre drepte ținute împreună prin cusături. Crimparea sa inferioară poate îmbunătăți eficiența mecanică direcțională.

Țesătura din fibră de sticlă biaxială poate fi furnizată cu covoraș cu șuvițe tăiate?

Da. Jlon poate furniza țesături biaxiale din fibră de sticlă cu sau fără un strat de covoraș tăiat. Cea mai bună opțiune depinde de rășină, procesul de fabricație, cerințele de lipire și proprietățile laminatului țintă.

Poate Jlon să personalizeze greutatea fibrelor în fiecare direcție?

Da. Pe lângă țesăturile biaxiale echilibrate, construcțiile personalizate pot aloca diferite greutăți de fibre în direcții diferite. Acest lucru este util atunci când o componentă necesită mai multă armare de-a lungul unei axe principale.

Concluzie

Alegerea între țesătura biaxială din fibră de sticlă de 0°/90° și ±45° ar trebui să se bazeze pe direcția încărcării, mai degrabă decât pe greutatea materialului.

Utilizați țesătură din fibră de sticlă biaxială 0°/90° atunci când structura necesită o armătură eficientă de întindere sau îndoire longitudinală și transversală. Utilizați țesătură din fibră de sticlă biaxială de ±45° atunci când rezistența la forfecare, performanța la torsiune și transferul de sarcină în diagonală sunt mai importante.

Pentru multe piese structurale compozite, cel mai eficient laminat combină armături de 0°, 90° și ±45°. Acest lucru creează o structură mai echilibrată, capabilă să transporte sarcini în mai multe direcții.

Jlon furnizează țesături din fibră de sticlă biaxiale și armături cu fibră de sticlă multiaxiale în greutăți, lățimi și construcții personalizate. Contactați Jlon cu aplicația dvs., sistemul de rășină, procesul de producție și specificațiile necesare pentru a discuta cea mai potrivită țesătură din fibră de sticlă pentru proiectul dumneavoastră compozit.