Vizualizări: 94 Autor: Editor site Ora publicării: 2024-08-15 Origine: Site
Fibra de sticlă, fibra de carbon și fibra de aramidă sunt toate materialele de armare utilizate pe scară largă în prezent.
Fibră de sticlă
Tesatura din fibra de carbon
Aramidă (Kevlar®) țesătură
Rezistența la tracțiune este solicitarea maximă pe care o poate suporta un material înainte de întindere. Unele materiale necasabile se deformează înainte de rupere, dar Kevlar ® (aramid),fibre fibre de carbon și Fibrele de sticlă E sunt fragile și se sparg cu puțină deformare. Rezistența la tracțiune este măsurată ca forță pe unitate de suprafață (Pa sau Pascali).
Stresul este forța și deformarea este deformarea datorată stresului. Tabelul de mai jos prezintă o comparație a rezistenței la tracțiune a trei fibre de armare utilizate în mod obișnuit: fibră de carbon, fibra de aramidă, fibră de sticlă și rășină epoxidice. Este de remarcat faptul că aceste cifre sunt doar pentru comparație și pot varia în funcție de procesul de fabricație, compoziția rășinii epoxidice, formularea aramidei, fibra precursor a fibrei de carbon etc. și sunt exprimate în MPa.
Când se compară densitățile celor trei materiale, se pot observa diferențe semnificative între cele trei fibre. Dacă sunt făcute trei mostre de exact aceeași dimensiune și greutate, devine rapid evident că fibrele Kevlar® sunt mult mai ușoare, fibrele de carbon ajungând pe locul doi și fibrele de sticlă E cele mai grele. Prin urmare, pentru aceeași greutate a compozitului, se poate obține o rezistență mai mare cu fibră de carbon sau Kevlar®. Cu alte cuvinte, orice structură realizată din fibră de carbon sau compozite Kevlar® care necesită o anumită rezistență este mai mică sau mai subțire decât una din fibră de sticlă. După ce probele au fost făcute și testate, se va constata că compozitele din fibră de sticlă cântăresc aproape de două ori mai mult decât Kevlar® sau laminatele din fibră de carbon. Aceasta înseamnă că se poate economisi multă greutate utilizând Kevlar® sau fibră de carbon. Această proprietate se numește raport rezistență-greutate.
Modulul Young este o măsură a rigidității unui material elastic și este o modalitate de a descrie un material. Este definită ca raportul dintre efortul uniaxial (într-o direcție) și deformarea uniaxială (deformarea în aceeași direcție). Modulul Young = efort/deformare, ceea ce înseamnă că materialele cu un modul Young ridicat sunt mai rigide decât cele cu un modul Young scăzut.
Rigiditatea fibrei de carbon, Kevlar® și fibrei de sticlă variază considerabil. Fibra de carbon este de aproximativ două ori mai rigidă decât fibra de aramidă și de cinci ori mai rigidă decât fibra de sticlă. Dezavantajul rigidității excelente a fibrei de carbon este că aceasta tinde să fie mai fragilă. Când eșuează, tinde să nu prezinte prea multă tensiune sau deformare.
Atât Kevlar®, cât și fibra de carbon sunt rezistente la temperaturi ridicate și niciuna nu are punct de topire. Ambele materiale au fost folosite în îmbrăcăminte de protecție și țesături rezistente la foc. Fibra de sticlă se va topi în cele din urmă, dar este și foarte rezistentă la temperaturi ridicate. Desigur, fibrele de sticlă mată folosite în clădiri pot crește și rezistența la foc.
Fibra de carbon și Kevlar® sunt folosite pentru a face pături sau îmbrăcăminte de protecție pentru stingerea incendiilor sau pentru sudare. Mănușile de kevlar sunt adesea folosite în industria cărnii pentru a proteja mâinile atunci când se folosesc cuțite. Rezistența la căldură a matricei (de obicei epoxidice) este de asemenea importantă, deoarece fibrele sunt rareori folosite singure. Când este expusă la căldură, rășina epoxidică se înmoaie rapid.
Fibra de carbon conduce electricitatea, dar nu Kevlar® și fibra de sticlă. Kevlar® este folosit pentru tragerea de fire în turnurile de transmisie. Deși nu conduce electricitatea, absoarbe apa, iar apa conduce electricitatea. Prin urmare, în astfel de aplicații trebuie aplicat un strat impermeabil pe Kevlar.
Deoarece fibra de carbon poate conduce electricitatea, coroziunea cuplajului galvanic devine o problemă atunci când intră în contact cu alte părți metalice.
Fibrele de aramidă se vor degrada în lumina soarelui și în medii cu UV ridicate. Fibrele de carbon sau de sticlă nu sunt foarte sensibile la radiațiile UV. Cu toate acestea, unele matrice utilizate în mod obișnuit, cum ar fi rășinile epoxidice, sunt reținute în lumina soarelui, unde se va albi și își va pierde rezistența. Rășinile poliesterice și vinilesterice sunt mai rezistente la UV, dar mai slabe decât rășinile epoxidice.
Dacă o parte este îndoită și îndreptată în mod repetat, în cele din urmă va eșua din cauza oboselii. Fibra de carbon este oarecum sensibilă la oboseală și tinde să cedeze catastrofal, în timp ce Kevlar® este mai rezistent la oboseală. Fibra de sticlă este undeva la mijloc.
Kevlar® este foarte rezistent la abraziune, ceea ce face dificilă tăierea. una dintre utilizările obișnuite ale Kevlar® este ca mănuși de protecție pentru zonele în care mâinile pot fi tăiate de sticlă sau în care sunt folosite lame ascuțite. Fibrele de carbon și de sticlă sunt mai puțin rezistente.
Fibrele de aramidă sunt sensibile la acizi puternici, alcalii și anumiți agenți oxidanți (de exemplu hipoclorit de sodiu), care pot provoca degradarea fibrelor. Înălbitorii obișnuiți cu clor (de exemplu Clorox®) și peroxidul de hidrogen nu pot fi utilizați cu Kevlar®. Înălbitorii cu oxigen (de exemplu, perboratul de sodiu) pot fi utilizați fără a deteriora fibrele aramide.
Fibrele de carbon sunt foarte stabile și insensibile la degradarea chimică. Cu toate acestea, matricea epoxidică se va degrada.
Pentru ca fibrele de carbon, Kevlar® și sticla să funcționeze optim, acestea trebuie menținute în matrice (de obicei rășină epoxidică). Prin urmare, capacitatea rășinii epoxidice de a se lega de diferitele fibre este critică.
Atât fibrele de carbon, cât și cele de sticlă se pot lipi cu ușurință de epoxid, dar legătura dintre fibre de aramidă și epoxidice nu este atât de puternică pe cât se dorește, iar această aderență redusă permite pătrunderea apei. Ca rezultat, ușurința cu care fibrele de aramid pot absorbi apa, cuplată cu aderența nedorită la epoxi, înseamnă că dacă suprafața compozitului kevlar® este deteriorată și poate pătrunde apă, atunci Kevlar® poate absorbi apă de-a lungul fibrelor și slăbește compozitul.
Aramida este auriu deschis in stare naturala, poate fi colorata si acum vine in multe nuante frumoase. Fibra de sticlă este disponibilă și în versiuni colorate. Fibra de carbon este întotdeauna neagră și poate fi amestecată cu aramidă colorată, dar nu poate fi colorată în sine.
După compararea celor 11 articole de mai sus, am obținut o înțelegere preliminară a celor trei materiale.
Alegerea specifică a materialului va depinde de aplicația specifică și de considerente economice pentru a ajunge la o soluție satisfăcătoare.
Dacă aveți întrebări, vă rugăm să contactați echipa JLON, care vă poate oferi suport tehnic profesionist pentru a vă ajuta să optimizați costurile și să economisiți timp și efort.
