0°/90° v primerjavi z ±45° dvoosno tkanino iz steklenih vlaken: razlike in kako izbrati

Pri načrtovanju kompozitnega laminata iz steklenih vlaken je bistvena izbira pravilne usmeritve ojačitve. Čeprav lahko dvoosne tkanine iz steklenih vlaken 0°/90° in ±45° uporabljajo enaka vlakna E-stekla in imajo podobno skupno težo, ojačijo kompozitno strukturo v različnih smereh in se različno odzivajo na natezne, upogibne, strižne in torzijske obremenitve.

Izbira torej ni le v tem, katera dvoosna tkanina je močnejša. Odvisno je od smeri obremenitve, oblike sestavnega dela, postopka izdelave in celotne zasnove laminata.

Kot profesionalni dobavitelj tkanin iz steklenih vlaken Jlon ponuja dvoosno tkanino iz steklenih vlaken 0°/90°, dvoosno tkanino iz steklenih vlaken ±45° in večosno tkanino iz steklenih vlaken v različnih težah, širinah in konstrukcijah. Ta vodnik pojasnjuje njihove glavne razlike in pomaga proizvajalcem kompozitov izbrati pravo ojačitev iz steklenih vlaken za uporabo v pomorstvu, vetrni energiji, transportu, gradbeništvu in industriji.

Kaj je dvoosna tkanina iz steklenih vlaken?

Dvoosna tkanina iz steklenih vlaken je vrsta tkanine, ki se ne zmečka, običajno imenovana NCF, izdelana z namestitvijo neprekinjenih valov iz steklenih vlaken v dveh glavnih smereh. Plasti vlaken držijo skupaj lahki poliestrski šivi, namesto da bi bili prepleteni kot običajna tkana tkanina iz steklenih vlaken.

Dve najpogostejši konstrukciji sta:

·  0°/90° dvoosna tkanina iz steklenih vlaken

·  Dvoosna tkanina iz steklenih vlaken +45°/-45°

Ker glavna ojačitvena vlakna ostanejo relativno ravna, dvoosna tkanina iz steklenih vlaken običajno zagotavlja boljšo mehansko učinkovitost kot tkanina podobne teže. Vlakna so manj zvita, kar omogoča bolj neposreden prenos obremenitev vzdolž smeri vlaken.

Ključne značilnosti biaksialne tkanine iz steklenih vlaken vključujejo:

·  Visoka smerna trdnost

·  Nizka zvitost vlaken

·  Dobra impregnacija smole

·  Učinkovito nabiranje debeline laminata

·  Združljivost s poliestrom, vinil estrom in epoksi smolami

·  Primernost za ročno polaganje, vakuumsko pakiranje in infuzijo smole

·  Razpoložljivost z ali brez podloge iz sesekljanih pramenov

Izraz 'dvoosno' opisuje tkanino z dvema smerema ojačitve. Vendar pa usmeritev teh vlaken določa, kako deluje končni laminat.

Kaj je dvoosna tkanina iz steklenih vlaken 0°/90°?

Dvoosna tkanina iz steklenih vlaken 0°/90° vsebuje neprekinjene rovine iz steklenih vlaken, razporejene v dveh pravokotnih smereh.

Vlakna 0° običajno potekajo vzdolž dolžine zvitka, medtem ko vlakna 90° potekajo po širini zvitka. Odvisno od specifikacije izdelka in proizvajalčeve oznake, jih lahko opišemo tudi kot vzdolžna in prečna vlakna.

Ta konstrukcija je zasnovana predvsem za ojačitev laminata v njegovi glavni vzdolžni in prečni smeri.

Glavne lastnosti 0°/90° tkanine iz steklenih vlaken

Tkanina iz steklenih vlaken 0°/90° na splošno ponuja:

·  Visoka natezna trdnost v vzdolžni in prečni smeri

·  Dobra upogibna zmogljivost, ko je poravnana z glavnimi strukturnimi obremenitvami

·  Izboljšana dimenzijska stabilnost v dveh pravokotnih smereh

·  Učinkovito ojačitev ravnih in rahlo ukrivljenih plošč

·  Predvidljive mehanske lastnosti vzdolž glavnih osi komponente

·  Hitro kopičenje laminata pri uporabi srednje težkih ali težkih tkanin

Ker so vlakna nameščena vzdolž glavnih geometrijskih smeri, se običajno uporablja dvoosna tkanina iz steklenih vlaken 0°/90°, kjer se obremenitve prenašajo po dolžini in širini plošče.

Tipične aplikacije

Običajne uporabe dvoosnega blaga iz steklenih vlaken 0°/90° vključujejo:

·  Stranice trupa čolna in spodnje plošče

·  Morske palube in pregrade

·  Kompozitne sendvič plošče

·  Lupine lopatic vetrnih turbin

·  Plošče za tovorna in gospodarska vozila

·  Gradbene plošče in profili

·  Rezervoarji za vodo in posode za shranjevanje

·  Ploščati listi in pultrudirane komponente

·  Industrijski pokrovi in ​​ohišja

·  Oblikovane strukture iz steklenih vlaken

Na primer, v dolgi kompozitni plošči lahko vlakna 0° okrepijo primarno smer obremenitve, medtem ko vlakna 90° pomagajo stabilizirati ploščo po njeni širini in porazdelijo prečne obremenitve.

Kaj je dvoosna tkanina iz steklenih vlaken ±45°?

Dvoosna tkanina iz steklenih vlaken ±45° je sestavljena iz dveh plasti steklenih vlaken, usmerjenih na +45° in −45° glede na dolžino zvitka ali definirano referenčno os komponente.

Namesto ojačitve samo v neposredni vzdolžni in prečni smeri so diagonalna vlakna še posebej učinkovita pri prenašanju strižnih in torzijskih obremenitev v ravnini.

Glavne lastnosti ±45° tkanine iz steklenih vlaken

Tkanina iz steklenih vlaken ±45° na splošno zagotavlja:

·  Dobra strižna trdnost v ravnini

·  Izboljšana odpornost na zvijanje in torzijo

·  Učinkovit prenos obremenitve med vzdolžno in prečno smerjo

·  Dobra ojačitev okoli vogalov in ukrivljenih površin

·  Boljša skladnost z nekaterimi kompleksnimi geometrijami kalupov

·  Zmanjšano tveganje cepitve vzdolž ene glavne smeri

·  Uravnotežena diagonalna ojačitev

Ko se kompozitna struktura zvije ali doživi strig, obremenitev deluje diagonalno čez laminat. Vlakna, nameščena pri +45° in −45°, so zato dobro poravnana, da se uprejo tej deformaciji.

Tipične aplikacije

Običajne uporabe ±45° biaksialne tkanine iz steklenih vlaken vključujejo:

·  Ukrivljeni trupi čolnov

·  Povezave med trupom in palubo

·  Strenger in ojačitev okvirja

·  Cevi, cevi in ​​cilindrični deli

·  Strižne mreže lopatic vetrnih turbin

·  Kompozitni vogali in spoji

·  Avtomobilske in transportne komponente

·  Laminati za strukturna popravila

·  Rezervoarji in strukture, povezane s tlakom

·  Komponente, ki so izpostavljene zvijanju ali večsmernim obremenitvam

Pri izdelavi čolnov se na primer dvoosna tkanina iz steklenih vlaken ±45° pogosto uporablja okoli krivulj trupa, strukturnih spojev, lukenj, tetiv in območij, ki so izpostavljena udarnim ali torzijskim obremenitvam.

0°/90° v primerjavi z ±45° dvoosno tkanino iz steklenih vlaken

Glavna razlika je smer, v kateri ojačitvena vlakna prenašajo obremenitve.

Nobena tkanina ni univerzalno boljša. Vsak od njih deluje najbolje, če se njegova usmeritev vlaken ujema s pričakovano potjo obremenitve.

Natezne in upogibne obremenitve

Kompoziti iz steklenih vlaken so najmočnejši, ko se ojačitvena vlakna poravnajo z uporabljeno obremenitvijo.

Če ploščo primarno vlečemo po njeni dolžini, vlakna v smeri 0° učinkovito prenašajo to natezno obremenitev. Če plošča zahteva tudi trdnost po širini, 90° vlakna zagotavljajo prečno ojačitev.

Iz tega razloga je dvoosna tkanina iz steklenih vlaken 0°/90° pogosto izbrana za:

·  Dolge ravne plošče

·  Strukturne kože

·  Krovi in ​​tla

·  Stenske plošče

·  Lupine rezil

·  Komponente, izpostavljene vzdolžnemu upogibanju

Upogibanje povzroči napetost na eni strani laminata in stiskanje na drugi strani. Pravilno nameščena ojačitev 0° lahko znatno poveča upogibno togost in trdnost dolge kompozitne plošče.

Vendar upogibna zmogljivost ni odvisna samo od orientacije tkanine. Pomemben vpliv imajo tudi debelina laminata, vsebnost vlaken, sistem smol, material jedra in razdalja med oblogami sendvič plošče.

Strižne in torzijske obremenitve

Do striga pride, ko sile skušajo en del strukture zdrsniti glede na drugega. Torzija nastane, ko se struktura zasuka okoli svoje osi.

Vlakna, nameščena pri ±45°, so še posebej učinkovita v teh pogojih, ker diagonalne smeri tesno ustrezajo glavni napetosti in stiskanju, ki nastane zaradi striga.

Dvoosna tkanina iz steklenih vlaken ±45° je zato običajno izbrana za:

·  Cevi in ​​cilindrične strukture

·  Ukrivljeni deli trupa

·  Konstrukcijski spoji

·  Vogali in prehodi

·  Strižne mreže vetrnih turbin

·  Deli, izpostavljeni zvijanju

·  Ojačitev okrog odprtin

·  Popravilo laminatov

Laminat, ki vsebuje le vlakna 0°/90°, ima lahko dobro neposredno natezno trdnost, vendar nezadostno odpornost proti strižnim razpokam ali zvijanju. Dodajanje plasti ±45° ustvari bolj uravnoteženo strukturo.

Skladnost na ukrivljenih površinah

Prilagodljivost tkanine je odvisna od več dejavnikov, vključno z:

·  Usmerjenost vlaken

·  Teža tkanine

·  Vzorec šivov

·  Konstrukcija plasti

·  Prisotnost sesekljane pramene

·  Ukrivljenost kalupa

·  Smer drapiranja

±45° dvoosna tkanina iz steklenih vlaken se pogosto lažje prilagodi ukrivljenim ali sestavljenim površinam, ker lahko diagonalna razporeditev vlaken učinkoviteje sprejme spremembe oblike kot toga vzdolžna in prečna postavitev.

Zaradi tega je tkanina iz steklenih vlaken ±45° uporabna za obrise trupa čolna, zaobljene vogale, cevi in ​​kompleksne oblikovane komponente.

Vendar lahko težka dvoosna tkanina še vedno premosti ozke polmere ali se na zapletenih kalupih naguba. Pri delu z globokimi krivinami ali majhnimi vogali bodo proizvajalci morda morali uporabiti lažjo tkanino, ožje odrezane kose ali več plasti namesto ene težke plasti.

Pred začetkom proizvodnje v polnem obsegu je priporočljiv praktični preizkus materiala.

Ali naj se tkanine 0°/90° in ±45° uporabljajo skupaj?

V mnogih aplikacijah strukturnih kompozitov je najboljša rešitev kombinacija obeh konstrukcij.

Uravnotežen laminat lahko vključuje:

·  0° vlakna za vzdolžno trdnost

·  90° vlakna za prečno trdnost

·  +45°/−45° vlakna za strižno in torzijsko trdnost

Na primer, laminat lahko uporablja kombinacijo, kot je:

1. 0°/90°

2. +45°/−45°

3. Material jedra

4. +45°/−45°

5. 0°/90°

Natančno zaporedje je odvisno od zasnove dela, stanja nalaganja in proizvodnega procesa. Plasti, ki so nameščene dlje od nevtralne osi laminata, imajo na splošno večji vpliv na upogibno togost, medtem ko lahko notranje plasti prispevajo k prenosu striga in strukturnemu ravnovesju.

Triosne in štiriosne tkanine iz steklenih vlaken lahko združujejo tudi več smeri v eni šivani ojačitvi:

·  Triosna tkanina: 0°/+45°/−45°

·  Triosna tkanina: +45°/90°/−45°

·  Štiriosna tkanina: 0°/+45°/90°/−45°

Te večosne tkanine iz steklenih vlaken lahko zmanjšajo število ločenih vložkov in izboljšajo učinkovitost proizvodnje. Vendar pa ločene dvoosne plasti zagotavljajo večjo prilagodljivost, ko inženirji potrebujejo natančen nadzor nad orientacijo vlaken in namestitvijo plasti.

Dvoosna tkanina iz steklenih vlaken z ali brez podloge

Dvoosne tkanine 0°/90° in ±45° je mogoče dobaviti z dodatno plastjo mat sesekljanih pramenov. Izdelke je mogoče opisati z oznakami, kot so dvoosna tkanina iz steklenih vlaken z mat, kombinirana mat ali šivana tkanina iz steklenih vlaken s CSM.

Mat sloj lahko zagotovi:

·  Boljša vezava med plastmi laminata

·  Izboljšana tvorba površine, bogate s smolo

·  Povečana debelina na sloj

·  Boljša združljivost z nekaterimi postopki ročnega polaganja

·  Izboljšan nadzor tiskanja v določenih aplikacijah

Vendar pa mat iz sesekljanih pramenov poveča porabo smole in težo laminata. Morda ni potreben v vsakem epoksi ali smolnem laminatu.

Tkanina brez podloge se pogosto izbere, ko proizvajalec želi:

·  Višje razmerje med vlakni in smolo

·  Manjša poraba smole

·  Boljša učinkovitost teže

·  Nadzorovana debelina laminata

·  Uporaba čistila pri vakuumski infuziji

·  Združljivost z aplikacijami, kjer mat plast ni potrebna

Pravilno konstrukcijo je treba izbrati glede na sistem smole, ciljno vsebnost stekla, površinske zahteve in proizvodno metodo.

Kako izbrati pravo dvoosno tkanino iz steklenih vlaken

1. Določite primarno smer obremenitve

Ugotovite, ali je del v glavnem izpostavljen:

·  Vzdolžna napetost ali stiskanje

·  Prečna obremenitev

·  Upogibanje

·  Ravninski strig

·  Torzija

·  Vpliv

·  Večsmerna obremenitev

Izberite 0°/90° tkanino iz steklenih vlaken, ko glavne obremenitve delujejo po dolžini in širini komponente. Izberite ±45° tkanino iz steklenih vlaken, ko je striženje, zvijanje ali diagonalni prenos obremenitve pomembnejši.

Za kompleksne konstrukcijske dele je običajno potrebna kombinacija.

2. Ocenite obliko kalupa

Ravne in nežno ukrivljene plošče lahko pogosto učinkovito uporabljajo težjo dvoosno tkanino iz steklenih vlaken 0°/90°.

Za sestavljene krivulje, ozke radije in zapletene prehode lahko tkanina ±45° ali lažje ojačitve nudijo boljšo drapabilnost. Upoštevati je treba tudi težo tkanine in šivanje, ker sama orientacija ne določa skladnosti.

3. Izberite ustrezno težo blaga

Dvoosna tkanina iz steklenih vlaken je na voljo v širokem razponu površinskih tež. Skupne uteži lahko vključujejo približno:

·  300 g/m²

·  400 g/m²

·  450 g/m²

·  600 g/m²

·  800 g/m²

·  1000 g/m²

·  1200 g/m² ali višje

Pravilna teža je odvisna od zahtevane debeline laminata, števila slojev, geometrije površine in postopka izdelave.

Težka tkanina iz steklenih vlaken se hitro zgosti in lahko zmanjša delo, vendar jo je morda težje zmočiti in prilagoditi tesnim krivinam. Lažja tkanina zagotavlja natančnejši nadzor laminata, vendar zahteva več plasti.

4. Razmislite o proizvodnem procesu

Dvoosne tkanine iz steklenih vlaken Jlon lahko izberete za postopke, kot so:

·  Polaganje rok

·  Spray-up v kombinaciji s šivano ojačitvijo

·  Vakuumsko pakiranje

·  Vakuumska infuzija

·  Oblikovanje za prenos smole

·  Stiskanje

·  Pultruzija

·  Navijanje filamentov za ustrezne konstrukcije

Pri infuziji smole je treba upoštevati prepustnost in pretok smole. Zelo gost ojačitveni sklad lahko upočasni gibanje smole in poveča tveganje suhih območij.

Za ročno polaganje mora biti tkanina enostavna za zmočenje brez prekomernega nabiranja smole. Upravljavec mora zagotoviti tudi odstranitev zraka med plastmi.

5. Uskladite tkanino s sistemom smole

Dvoosna tkanina iz steklenih vlaken mora imeti velikost, ki je združljiva s predvideno smolo. Pogosti smolni sistemi vključujejo:

·  Nenasičena poliestrska smola

·  Vinil estrska smola

·  Epoksi smola

·  Druge termoreaktivne kompozitne smole

Sistem smol vpliva na obnašanje pri vlaženju, interlaminarno lepljenje, kemično odpornost, temperaturo obdelave in končno mehansko zmogljivost.

Pred proizvodnjo potrdite združljivost smole z dobaviteljem tkanine iz steklenih vlaken.

6. Preglejte celotno zasnovo laminata

Izbira armature iz steklenih vlaken ne sme temeljiti na eni sami plasti tkanine.

Celotna zasnova lahko vključuje:

·  Gelcoat ali površinski sloj

·  Kožne plasti iz steklenih vlaken

·  Lokalna ojačitev

·  Material jedra

·  Lepilo ali lepilna pasta

·  Sistem smole

·  Vložki in pritrdilna območja

Pri sendvič strukturah, ki uporabljajo jedro iz PVC pene, jedro iz pene PET, peno PMI ali satja, prevleke iz steklenih vlaken prenašajo natezne in tlačne obremenitve, medtem ko jedro ločuje prevleke in prenaša strig.

Usmerjenost tkanine iz steklenih vlaken mora torej dopolnjevati zunanje obremenitve in lastnosti materiala jedra.

Pogoste napake pri izbiri

Izbira samo glede na težo blaga

Dve tkanini z enako skupno težo lahko delujeta zelo različno, če sta njuni vlakni različni. Vedno upoštevajte, kako so vlakna razporejena med obema smerema.

Ob predpostavki, da se blago ±45° uporablja samo za fleksibilnost

Dvoosna tkanina iz steklenih vlaken ±45° ni le bolj prilagodljiva ojačitev. Njegov glavni konstrukcijski namen je vzdržati strižne in torzijske obremenitve.

Uporaba samo 0°/90° tkanine v zvijajoči se strukturi

Konstrukcija ima lahko dobro vzdolžno trdnost, vendar kljub temu pokvari zaradi strižnih razpok, poškodb spoja ali torzijskih deformacij. Morda bo potrebna ojačitev ±45°.

Ignoriranje porazdelitve vlaken

Nekatere dvoosne tkanine skupno težo vlaken enakomerno porazdelijo med obe smeri, druge pa uporabljajo neuravnoteženo konstrukcijo. Na primer, več vlaken se lahko namesti v smeri 0°, ko je potrebna večja vzdolžna trdnost.

Preverite celotno specifikacijo tkanine, namesto da se zanašate samo na skupno g/m².

Ignoriranje zahtev procesa

Mehansko primerna tkanina lahko še vedno povzroča težave pri proizvodnji, če se ne zmoči, ne zagrne ali vpije pravilno. Pri izbiri materiala je treba upoštevati strukturno zmogljivost in pogoje izdelave.

Zakaj izbrati Jlon Biaxial Fiberglass Fabric?

Jlon dobavlja ojačitvene materiale iz steklenih vlaken za proizvajalce kompozitov na trgih pomorstva, vetrne energije, transporta, gradbeništva in splošne industrije.

Naš asortiman tkanin iz steklenih vlaken vključuje:

·  0°/90° dvoosna tkanina iz steklenih vlaken

·  Dvoosna tkanina iz steklenih vlaken +45°/−45°

·  Dvoosna tkanina iz steklenih vlaken s preprogo iz sesekljanih pramenov

·  Triosna tkanina iz steklenih vlaken

·  Štiriosna tkanina iz steklenih vlaken

·  Tkano roving

·  Tkanina iz steklenih vlaken

·  Podloga iz sesekljanih pramenov

·  Prilagojena šivana ojačitev iz steklenih vlaken

Jlon lahko zagotovi različne teže blaga, širine, dolžine zvitkov, porazdelitev vlaken in konstrukcije šivov glede na zahteve kupcev.

Ko zahtevajo priporočilo, morajo stranke zagotoviti:

·  Uporaba

·  Dimenzije delov

·  Smer obremenitve

·  Zahtevana teža blaga

·  Širina zvitka

·  Vrsta smole

·  Proizvodni proces

·  Tkanina z ali brez podloge

·  Ciljna debelina laminata

·  Letna ali projektna količina

S temi informacijami lahko Jlon pomaga identificirati ustrezno dvoosno konstrukcijo iz steklenih vlaken za testiranje in kvalifikacijo.

Pogosto zastavljena vprašanja

Je dvoosna tkanina 0°/90° močnejša od tkanine ±45°?

Ni nujno. Trdnost je odvisna od smeri uporabljene obremenitve. Tkanina 0°/90° je običajno močnejša vzdolž svojih vzdolžnih in prečnih smeri vlaken, medtem ko je tkanina ±45° učinkovitejša pri strižnih in torzijskih obremenitvah v ravnini.

Katera dvoosna tkanina iz steklenih vlaken je boljša za izdelavo čolnov?

Oba se pogosto uporabljata v morskih kompozitih. 0°/90° blago je primerno za vzdolžno in prečno ojačitev trupov, palub in panelov. Tkanina ±45° se običajno uporablja za krivulje trupa, tetive, spoje, luknje in območja, ki so izpostavljena strigu ali zvijanju. Strukturni pomorski laminati pogosto združujejo oboje.

Ali je dvoosna tkanina iz steklenih vlaken primerna za vakuumsko infuzijo?

ja Dvoosne in večosne tkanine iz steklenih vlaken se pogosto uporabljajo v vakuumski infuziji. Za popolno impregnacijo je treba upoštevati težo tkanine, debelino skladov, prepustnost in strategijo pretoka smole.

Kakšna je razlika med dvoosno tkanino in tkanim rovingom?

Tkani roving se proizvaja s prepletanjem rovingov osnove in votka, kar ustvarja zvitost vlaken na točkah križanja. Dvoosna tkanina iz steklenih vlaken uporablja ločene ravne plasti vlaken, ki jih drži skupaj šivanje. Njegova nižja zvitost lahko izboljša usmerjeno mehansko učinkovitost.

Ali je mogoče dvoosno tkanino iz steklenih vlaken dobaviti s preprogo iz sesekljanih niti?

ja Jlon lahko dobavi dvoosno tkanino iz steklenih vlaken z ali brez mat plasti iz sesekljanih pramenov. Najboljša možnost je odvisna od smole, postopka izdelave, zahtev glede lepljenja in ciljnih lastnosti laminata.

Ali lahko Jlon prilagodi težo vlaken v vsako smer?

ja Poleg uravnoteženih dvoosnih tkanin lahko prilagojene konstrukcije razporedijo različne teže vlaken v različne smeri. To je uporabno, kadar komponenta zahteva večjo ojačitev vzdolž ene glavne osi.

Zaključek

Izbira med 0°/90° in ±45° dvoosno tkanino iz steklenih vlaken mora temeljiti na smeri obremenitve in ne samo na teži tkanine.

Uporabite dvoosno tkanino iz steklenih vlaken 0°/90°, kadar konstrukcija potrebuje učinkovito vzdolžno in prečno natezno ali upogibno ojačitev. Uporabite ±45° dvoosno tkanino iz steklenih vlaken, ko so pomembnejši strižna odpornost, torzijska zmogljivost in diagonalni prenos obremenitve.

Za številne konstrukcijske kompozitne dele najučinkovitejši laminat združuje ojačitev 0°, 90° in ±45°. To ustvari bolj uravnoteženo strukturo, ki lahko prenaša obremenitve v več smereh.

Jlon dobavlja dvoosno tkanino iz steklenih vlaken in večosno ojačitev iz steklenih vlaken v prilagojenih težah, širinah in konstrukcijah. Kontaktirajte Jlon z vašo aplikacijo, sistemom smol, proizvodnim postopkom in zahtevanimi specifikacijami, da se pogovorite o najprimernejši tkanini iz steklenih vlaken za vaš kompozitni projekt.