Уважно подивіться на ділянку вуглецевого волокна або трубки або пластини зі скловолокна, і ви побачите, що волокна йдуть в різних, конкретних напрямках. Порівнюючи різні стилі труб, ви можете помітити, що напрямок волокна, також відомий як орієнтація, не завжди рівномірний. Виробники композитних труб і пластин використовують різні орієнтації в залежності від того, що вони хочуть досягти з готовим продуктом.
У цій статті ми пояснимо, як напрямок волокна впливає на властивості вуглецевого волокна і труб зі скловолокна. Специфічні властивості часто ідеально підходять для конкретних застосувань. До кінця цієї публікації ви будете знати, як орієнтація волокна впливає на трубку і як вибрати правильну орієнтацію волокна для вашого проекту.
ТОП-3 ОРІЄНТАЦІЇ ВОЛОКОН
Волокна можуть бути орієнтовані в будь-якому напрямку від 0° до 180°, хоча орієнтація волокна вище 90° зазвичай називається від'ємним значенням кута. Наприклад, кут волокна 135° дорівнює куту -45°. Більшість вуглецевого волокна і скловолокна труби на ринку сьогодні використовує комбінацію двох або більше з цих орієнтацій:
0° - Кут волокна нульового градуса є найбільш часто використовуваною орієнтацією. Коли волокна орієнтовані в напрямку навантаження, вони найсильніші і жорсткі. На трубах напрямок нульового ступеня знаходиться по довжині трубки і сприяє згинанню міцності жорсткості.
90° - Дев'яносто градусів кут волокна використовується при згинанні в обох напрямках потрібно. У трубці волокна дев'яноста градусів орієнтовані в окружності трубки. Вони допомагають тримати трубку від дроблення або пряжки при завантаженні.
±45° - Сорок п'ятиградусові кути часто використовуються в поєднанні з нульовими і дев'яносто градусами для створення квазі-ізотропної прокладання. Позитивний сорок п'ятиградусний шар майже завжди поєднується поруч з негативним сорока п'ятиградусним шаром. При використанні на трубці сорок п'ятиградуючі шари сприяють скручування жорсткості і міцності.
Ткане волокно часто називають таким, що має кут волокна 0/90 градусів, оскільки є волокна в обох напрямках, але в одному шматку. Деякі ткані матеріали можуть містити ще більше волоконних напрямків; наприклад, триаксіальні плетіння мають клітковину в трьох напрямках і, як правило, квазіізотропні самі по собі.
ВПЛИВ ОРІЄНТАЦІЇ ВОЛОКНА НА ВЛАСТИВОСТІ
Те, як волокна орієнтовані на вуглецеве волокно або скловолокно, впливає на його властивості для виготовлення всього, від трубок до космічних кораблів. Будівельники повинні враховувати ці властивості в процесі їх проектування. Нижче ми пояснимо, як кожна з загальних орієнтацій волокна впливає на властивості.
1. ОРІЄНТАЦІЯ 0°
Якщо частина буде завантажена тільки в одному напрямку, ідеально мати всі волокна, орієнтовані в цьому напрямку. Пильчастий стрижень і трубопровід є прикладами частини, яка містить тільки 0° волокон. Оскільки більшість деталей не завантажуються тільки в одному напрямку, нам потрібно додати інші кути, щоб максимізувати силу. Трубка, яка бачить тільки згинання і ніякого скручування, як і раніше, ймовірно, виграє від деяких додаткових кутів волокна. Додавання шарів 90° допомагає трубці краще підтримувати форму, щоб вона не пристебувалася передчасно.
2. ОРІЄНТАЦІЯ 90°
Як згадувалося раніше, в трубки часто додають 90° шарів, щоб зробити їх більш стійкими до пряжки і дроблення. Високі концентрації шарів 90° або «обруча» також можна знайти в посудинах під тиском. Оскільки сила намагається збільшити трубку в посудині під тиском, 90° шарів найкраще протистоять силі. Коли шари 90° використовуються в поєднанні з шарами 0° в пластині, її називають двонаправленими. Використання тканої тканини може бути простим способом швидко побудувати деталі з волокном як в 0° і 90 ° напрямку.
3. орієнтація ±45°
Шари 45° служать різним цілям в залежності від застосування. Ви майже завжди побачите +45° в парі, що примикає до шару -45°. Це для того, щоб ламінат був «збалансований» і від силового скручування при завантаженні. Коли використовуються шари 45°, в пластині, яка вже містить рівну суміш шарів 0° і 90°, пластина стає квазі ізотропною. У той час як двонаправлена пластина має рівні властивості в двох напрямках, квазіізотропна пластина має квазі-рівні властивості в будь-якому напрямку. У трубці 45° шарів виконують завдання з додавання торсіонної міцності і жорсткості. Це тому, що коли трубка скручена, сила, що діє на ламінат, насправді становить сорок п'ять градусів. Деякі ламінат будуть використовувати кути, крім 45 ° в якості компромісу між вигином, дробленням і rsion продуктивності. Оскільки шари 0° неможливі на ниткових намотаних трубах, часто можна побачити, як замість них використовуються шари 10° або 15°.
ВИБІР ПРАВИЛЬНОЇ ОРІЄНТАЦІЇ ВОЛОКНА
Тепер, коли ви знаєте, як кожна орієнтація волокна впливає на властивості, ви можете вибрати правильний layup. Якщо вам потрібна трубка, яка виконує в самих різних умовах, ідеально підійде двонаправлена прокладання. Якщо вам потрібна трубка, яка добре працює в скручування, виберіть виріб з більш ніж 45 ° шарів. Якщо вам потрібно швидко збільшити товщину, тканий матеріал може бути хорошим вибором.
Xinbo Composite пропонує пластини та трубки з прокладками для задоволення майже будь-якого попиту. Якщо вам потрібна спеціальна або інженерна layup для вашого проекту зателефонуйте нам або застрелити нас по електронній пошті. Якщо у вас є більше питань про те, як орієнтація волокна впливає на продуктивність частини, наші представники служби підтримки клієнтів будуть раді допомогти.
