Deunyddiau gwahanol iawn
Mae deunyddiau cyfansawdd yn wahanol i ddeunyddiau confensiynol yn yr ystyr bod rhannau cyfansawdd yn cynnwys dwy gydran wahanol - ffibr a deunyddiau matrics (resinau polymer yn fwyaf cyffredin) - sy'n parhau i fod wedi'u gwahanu wrth eu cyfuno ond yn rhyngweithio i ffurfio deunydd newydd na ellir rhagweld ei briodweddau trwy ychwanegu priodweddau ei briodweddau yn unig. cydrannau.
Mewn gwirionedd, un o brif fanteision y cyfuniad ffibr / resin yw ei gyfatebiaeth. Mae gan ffibrau gwydr tenau, er enghraifft, gryfder tynnol cymharol uchel ond maent yn hawdd eu niweidio. Mewn cyferbyniad, mae gan y rhan fwyaf o resinau polymer gryfder tynnol gwan ond maent yn wydn iawn ac yn hydrin. Pan gyfunir ffibr a resin, fodd bynnag, gallant wrthbwyso gwendidau ei gilydd, gan greu deunydd sy'n llawer mwy defnyddiol nag unrhyw gydran unigol.
Mae priodweddau strwythurol cyfansoddion yn deillio'n bennaf o atgyfnerthu ffibr. Mae cyfansoddion masnachol ar gyfer marchnadoedd mawr, megis rhannau modurol, llongau, nwyddau defnyddwyr, a rhannau diwydiannol sy'n gwrthsefyll cyrydiad, yn nodweddiadol wedi'u gwneud o wydr ffibr amharhaol, wedi'i gyfeirio ar hap neu ffurfiau ffibr parhaus ond nad ydynt yn gogwyddo.
Wedi'i ddatblygu'n wreiddiol ar gyfer y farchnad awyrofod milwrol, mae cyfansoddion uwch, sy'n perfformio'n well na metelau strwythurol traddodiadol, bellach i'w cael mewn lloerennau cyfathrebu, awyrennau, nwyddau chwaraeon, cludiant, diwydiant trwm, a'r sector ynni ar gyfer archwilio olew a nwy ac adeiladu tyrbinau gwynt.
Mae cyfansoddion perfformiad uchel yn deillio o'u nodweddion strwythurol o ddeunyddiau atgyfnerthu ffibr parhaus, gogwydd, cryfder uchel -- ffibr carbon yn fwyaf cyffredin, ffibr arylpolyamid, neu ffibr gwydr -- mewn matrics sy'n gwella machinability ac yn gwella priodweddau mecanyddol megis anystwythder ac ymwrthedd cemegol.
Gellir rheoli cyfeiriadedd ffibr, sy'n ffactor a all wella perfformiad mewn unrhyw gais. Er enghraifft, mewn siafftiau clwb golff cyfansawdd, mae ffibrau boron a charbon wedi'u gogwyddo ar wahanol onglau o fewn y siafft gyfansawdd, yn gallu manteisio'n llawn ar eu cryfder a'u cryfderau a gwrthsefyll llwythi trorym a grymoedd plygu, cywasgu a thynnol lluosog.
Ffibr gwydr
Mae mwyafrif helaeth y ffibrau a ddefnyddir yn y diwydiant cyfansawdd yn wydr. Gwydr ffibr yw'r deunydd atgyfnerthu hynaf a mwyaf cyffredin a ddefnyddir yn y rhan fwyaf o gymwysiadau marchnad derfynol (gyda'r diwydiant awyrofod yn eithriad pwysig) i ddisodli cydrannau metel trymach.
Mae gwydr ffibr yn drymach ac yn llai anhyblyg na ffibr carbon, y deunydd atgyfnerthu mwyaf cyffredin nesaf, ond mae'n fwy gwrthsefyll effaith ac mae ganddo fwy o elongation ar egwyl (hynny yw, mae'n ymestyn i raddau mwy cyn torri). Gellir cael ystod eang o nodweddion a lefelau perfformiad yn dibynnu ar y math o wydr, diamedr ffilament, cemeg cotio (a elwir yn "sizing"), a ffurf ffibr.
Mae ffilamentau gwydr yn cael eu cyflenwi ar ffurf bwndeli o'r enw llinynnau, sef casgliadau o ffilamentau gwydr parhaus.
Fel arfer mae crwydro yn fwndel o linynnau heb eu clymu wedi'u lapio fel edau o amgylch sbŵl fawr. Mae crwydro un pen yn cynnwys llinyn di-dor o ffilamentau gwydr lluosog sy'n rhedeg ar hyd y llinyn. Mae crwydro aml-ben yn cynnwys llinynnau hir ond nid hollol ddi-dor sy'n cael eu hychwanegu neu eu gollwng mewn trefniant graddol wrth weindio. Casgliad o linynnau wedi'u troelli at ei gilydd yw edafedd.
Ffibr perfformiad uchel
Mae ffibr carbon - y ffibr a ddefnyddir fwyaf o bell ffordd mewn cymwysiadau perfformiad uchel - yn cael ei wneud o amrywiaeth o systemau rhagflaenol, gan gynnwys polyacrylonitrile (PAN), rayon, ac asffalt. Mae ffibrau rhagflaenol yn cael eu trin yn gemegol, eu gwresogi a'u hymestyn, ac yna eu carboneiddio i gynhyrchu ffibrau cryfder uchel. Gwnaed y ffibr carbon perfformiad uchel cyntaf ar y farchnad o ragflaenwyr rayon.
Heddiw, mae ffibrau polyacrylonitrile ac asffalt wedi disodli ffibrau artiffisial yn y rhan fwyaf o geisiadau. Ffibr carbon seiliedig ar draws yw'r mwyaf amlbwrpas. Maent yn cynnig ystod anhygoel o eiddo, gan gynnwys cryfder rhagorol ac anystwythder uchel. Mae ffibrau asffalt yn cael eu gwneud o petrolewm neu bitwmen tar glo ac mae ganddynt anystwythder uchel i hynod o uchel ac isel i'r cyfernod echelinol negyddol o ehangu thermol (CTE). Mae eu nodweddion CTE yn arbennig o ddefnyddiol mewn cymwysiadau llongau gofod sydd angen rheolaeth thermol, megis casinau offerynnau electronig.
Er eu bod yn gryfach na ffibrau gwydr neu aramid, nid yn unig y mae ffibrau carbon yn gallu gwrthsefyll effaith yn llai, ond maent hefyd yn cael cyrydiad galfanig pan fyddant yn dod i gysylltiad â metel. Mae gweithgynhyrchwyr yn goresgyn y broblem olaf trwy ddefnyddio deunyddiau rhwystr neu haenau gorchudd (gwydr ffibr / epocsi fel arfer) yn ystod y broses lamineiddio.
Mae ffurf ffibr sylfaenol ffibr carbon perfformiad uchel yn bwndel ffibr parhaus o'r enw bwndel ffilament. Mae bwndel ffibr carbon yn cynnwys miloedd o ffilamentau di-dor, heb eu tro, nifer y ffilamentau a gynrychiolir gan rif ac yna "K", sy'n golygu lluosi â 1,000 (er enghraifft, mae 12K yn golygu bod nifer y ffilamentau yn 12,000). Gellir defnyddio sypiau yn uniongyrchol mewn prosesau fel dirwyn ffilament neu fowldio pultrusion neu gellir eu trosi'n rhubanau uncyfeiriad, ffabrigau, a ffurfiau atgyfnerthu eraill.
