ความแตกต่างระหว่างคาร์บอนไฟเบอร์และโลหะ

ในบรรดาวัสดุหลายชนิด คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) ได้รับความสนใจมากขึ้นเรื่อยๆ ในเรื่องความแข็งแรงจำเพาะที่ยอดเยี่ยม ความแข็งจำเพาะ ความต้านทานการกัดกร่อน และความต้านทานต่อความเมื่อยล้า

ลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันระหว่างวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์และวัสดุโลหะยังช่วยให้วิศวกรมีแนวคิดในการออกแบบที่แตกต่างกันอีกด้วย

ต่อไปนี้จะเป็นการเปรียบเทียบง่ายๆ ระหว่างคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์กับลักษณะและความแตกต่างของโลหะแบบดั้งเดิม

1. ความแข็งเฉพาะและความแข็งแรงเฉพาะ

เมื่อเทียบกับวัสดุโลหะ วัสดุคาร์บอนไฟเบอร์มีน้ำหนักเบา มีความแข็งแรงจำเพาะสูง และมีความแข็งจำเพาะโมดูลัสของคาร์บอนไฟเบอร์ที่ใช้เรซินนั้นสูงกว่าอลูมิเนียมอัลลอยด์ และความแข็งแรงของคาร์บอนไฟเบอร์ที่ใช้เรซินนั้นสูงกว่าของอลูมิเนียมอัลลอยด์มาก

2. การออกแบบ

วัสดุโลหะมักจะเป็นเพศเดียวกันทั้งหมด มีปรากฏการณ์ผลผลิตหรือผลผลิตตามเงื่อนไขและคาร์บอนไฟเบอร์ชั้นเดียวมีทิศทางที่ชัดเจน

สมบัติเชิงกลตามทิศทางของเส้นใยคือ 1 ~ 2 ลำดับความสำคัญสูงกว่าคุณสมบัติตามทิศทางของเส้นใยแนวตั้งและคุณสมบัติแรงเฉือนตามยาวและตามขวาง และเส้นโค้งความเค้น-ความเครียดมีความยืดหยุ่นเชิงเส้นก่อนแตกหัก

ดังนั้นวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์จึงสามารถเลือกมุมการวาง อัตราส่วนการวาง และลำดับการวางของชั้นเดียวผ่านทฤษฎีแผ่นเคลือบตามลักษณะของการกระจายน้ำหนัก การออกแบบสามารถรับความแข็งและความแข็งแรงได้ ในขณะที่วัสดุโลหะแบบดั้งเดิมสามารถข้นได้เท่านั้น

ในเวลาเดียวกัน สามารถรับความแข็งและความแข็งแรงในระนาบที่ต้องการได้ เช่นเดียวกับความแข็งของข้อต่อในระนาบและนอกระนาบที่ไม่เหมือนใคร

3. ความต้านทานการกัดกร่อน

เมื่อเทียบกับวัสดุโลหะ วัสดุคาร์บอนไฟเบอร์มีความต้านทานต่อกรดและด่างสูงคาร์บอนไฟเบอร์เป็นโครงสร้างไมโครคริสตัลไลน์ที่คล้ายกับคริสตัลกราไฟท์ที่เกิดขึ้นจากการกราไฟท์ที่อุณหภูมิสูง 2,000-3,000 ° C ซึ่งมีความต้านทานสูงต่อการกัดกร่อนปานกลางในกรดไฮโดรคลอริกสูงถึง 50% กรดซัลฟูริกหรือกรดฟอสฟอริก โมดูลัสยืดหยุ่น ความแข็งแรงและเส้นผ่านศูนย์กลางยังคงไม่เปลี่ยนแปลงโดยพื้นฐาน

ดังนั้นในฐานะที่เป็นวัสดุเสริมแรง คาร์บอนไฟเบอร์จึงมีการรับประกันความต้านทานการกัดกร่อนเพียงพอ เมทริกซ์เรซินที่แตกต่างกันในการต้านทานการกัดกร่อนจึงแตกต่างกัน

เช่นเดียวกับอีพอกซีเสริมคาร์บอนไฟเบอร์ทั่วไป อีพอกซีมีความทนทานต่อสภาพอากาศได้ดีกว่าและยังคงรักษาความแข็งแรงไว้ได้ดี

4. ต่อต้านความเหนื่อยล้า

ความเครียดในการอัดและระดับความเครียดสูงเป็นปัจจัยหลักที่มีอิทธิพลต่อคุณสมบัติความล้าของคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์โดยทั่วไปคุณสมบัติความล้าจะต้องได้รับการทดสอบความล้าภายใต้แรงกด (R = 10) และแรงดันแรงดึง (r =-1) ในขณะที่วัสดุที่เป็นโลหะจะต้องได้รับการทดสอบความล้าภายใต้แรงกด (R = 0.1)เมื่อเทียบกับชิ้นส่วนโลหะ โดยเฉพาะชิ้นส่วนอลูมิเนียมอัลลอยด์ ชิ้นส่วนคาร์บอนไฟเบอร์มีคุณสมบัติความล้าที่ดีเยี่ยมในด้านแชสซีรถยนต์และอื่นๆ คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์มีข้อได้เปรียบในการใช้งานที่ดีกว่าในขณะเดียวกัน คาร์บอนไฟเบอร์ก็แทบจะไม่มีผลกระทบใดๆ เลยเส้นโค้ง SN ของการทดสอบแบบมีรอยบากจะเหมือนกับการทดสอบแบบไม่มีรอยบากตลอดอายุการใช้งานของลามิเนตคาร์บอนไฟเบอร์ส่วนใหญ่

5. ความสามารถในการกู้คืน

ปัจจุบันเมทริกซ์คาร์บอนไฟเบอร์ที่โตเต็มที่นั้นทำจากเรซินเทอร์โมเซตติง ซึ่งยากต่อการสกัดและนำไปใช้อีกครั้งหลังจากการบ่มและการเชื่อมโยงข้ามดังนั้นความยากในการคืนสภาพคาร์บอนไฟเบอร์จึงเป็นหนึ่งในปัญหาคอขวดของการพัฒนาอุตสาหกรรม และยังเป็นปัญหาทางเทคนิคที่ต้องแก้ไขอย่างเร่งด่วนสำหรับการใช้งานขนาดใหญ่ปัจจุบันวิธีการรีไซเคิลส่วนใหญ่ทั้งในและต่างประเทศมีต้นทุนสูงและยากต่อการนำไปใช้ในอุตสาหกรรมวอลเตอร์คาร์บอนไฟเบอร์กำลังสำรวจโซลูชันรีไซเคิล ได้เสร็จสิ้นตัวอย่างการผลิตทดลองจำนวนหนึ่ง ผลการฟื้นตัวเป็นสิ่งที่ดี โดยมีเงื่อนไขการผลิตจำนวนมาก

บทสรุป

เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุโลหะแบบดั้งเดิม วัสดุคาร์บอนไฟเบอร์มีข้อได้เปรียบเฉพาะในด้านคุณสมบัติทางกล น้ำหนักเบา ความสามารถในการออกแบบ และความต้านทานต่อความล้าอย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการผลิตและการฟื้นตัวที่ยากลำบากยังคงเป็นปัญหาคอขวดในการใช้งานต่อไปเชื่อกันว่าคาร์บอนไฟเบอร์จะถูกนำไปใช้มากขึ้นเรื่อยๆ ควบคู่ไปกับนวัตกรรมทางเทคโนโลยีและกระบวนการ


เวลาโพสต์: Jul-07-2021

ส่งข้อความของคุณถึงเรา:

เขียนข้อความของคุณที่นี่แล้วส่งมาให้เรา