Süsinikkiust kudumid: mis need on ja miks neid kasutada

Kui olete kunagi mõelnud, miks üks süsinikkiu tükk võib teisest süsinikkiust erineda, pole te üksi. Süsinikkiudu on paljudes erinevates kudedes ja igaüks neist teenib erinevat eesmärki ning see pole ainult kosmeetiline.

Süsinikkiust leht Plain kudumine Kabe kudumine Twill koe

Süsinikkiud on valmistatud lähteainetest, nagu polüakrüülnitriil (PAN) ja rayon. Lähtekiude töödeldakse keemiliselt, kuumutatakse ja venitatakse, seejärel karboniseeritakse, et luua ülitugevad kiud. Need kiud või filamendid koondatakse seejärel köisikuteks, mida identifitseeritakse neis sisalduvate süsinikkiudude arvu järgi. Tavalised puksiirireitingud on 3k, 6k, 12k ja 15k. "K" viitab tuhandele, seega on 3k takud valmistatud 3,000 süsinikkiust. Tavaline 3k kösik on tavaliselt 0,125 tolli lai, nii et väikesesse ruumi on pakitud palju kiudu. 6k kösikul on 6,000 süsinikkiudu, 12 k-l on 12,{15}} kiudu, ja nii edasi. See suur hulk ülitugevaid kiude, mis on kokku pandud, teebki süsinikkiust nii tugeva materjali.

Kootud süsinikkiud

Süsinikkiud on tavaliselt kootud kanga kujul, mis hõlbustab sellega töötamist ja võib sõltuvalt rakendusest anda täiendavat konstruktsioonitugevust. Seetõttu kasutatakse süsinikkiust kanga jaoks palju erinevaid kudumeid. Kõige tavalisemad on Plain, Twill ja Harness Satin ning me käsitleme neid üksikasjalikumalt.

Plain Weave

Lihtsa koega süsinikkiust leht näeb sümmeetriline välja väikese ruudukujulise välimusega. Selles koes on takud kootud üle/alla mustriga. Lühike vahe põimingute vahel annab tavalisele kudumisele kõrge stabiilsuse. Kanga stabiilsus on kanga võime säilitada oma koenurka ja kiudude orientatsiooni. Tänu sellele kõrgele stabiilsustasemele ei sobi plain hästi keerukate kontuuridega paigutusteks, see ei ole nii painduv kui mõned teised kudumid. Üldjuhul sobivad tavalise koega kangad lamedate lehtede, torude ja 2D-kõverate jaoks.

Plain Weave süsinikkiust diagramm

Selle kudumismustri üheks puuduseks on põimudevahelise lühikese vahemaa tõttu põimude vaheline karm kurrutus (nurk, mille kiud koomisel tekitab, vt allpool). Karm kriimustus võib tekitada pingekontsentratsioone, mis võivad aja jooksul osa nõrgendada.

Tavalise koega krimpsudiagramm süsinikkiust leht

Twill Weave

Twill toimib sillana tavalise koe ja satiinkoe ​​vahel, millest me järgmisena räägime. Toimsel on hea painduvus ja see võib moodustada keerulisi kontuure ning säilitab kanga stabiilsuse paremini kui rakmete satiinkoe, kuid mitte nii hästi kui tavaline koe. Kui järgite toimse koe ahelat, läbib see teatud arvu takusid ja seejärel sama arvu takusid. Üle/alla muster loob diagonaalse nooleotsa välimuse, mida tuntakse "toimjoonena". Pikem vahemaa taku põimitud vahel tähendab vähem kurrutust võrreldes tavalise koega ja väiksemat potentsiaalset pingekontsentratsiooni.

2 × 2 Twill on tõenäoliselt kõige äratuntavam süsinikkiust kudum tööstuses. Seda kasutatakse paljudes kosmeetika- ja dekoratiivrakendustes, kuid sellel on ka suurepärane funktsionaalsus, sellel on nii mõõdukas vormitavus kui ka mõõdukas stabiilsus. Nagu 2 × 2 nimigi viitab, läbib iga taks üle 2 taku ja seejärel kahe taksi alt. Samamoodi läbib 4 × 4 Twill üle 4 puksiiri ja siis alla 4 taku. Sellel on veidi suurem vormitavus kui 2×2 Twillil, kuna kudumine pole nii tihe, kuid sellel on ka väiksem stabiilsus.

Rakmed Satin Weaves

Satiinkangas loodi tuhandeid aastaid tagasi suurepäraste drapeerimisomadustega siidkangaste valmistamiseks, mis näevad samas välja sile ja õmblusteta. Komposiitide puhul tähendab see drapeeritavus, et see võib kergesti moodustada ja ümbritseda keerulisi kontuure. Kuna kangas on nii vormitav, on sellel ootuspäraselt madal stabiilsus. Levinud rakmetega satiinkoematerjalid on 4 rakmega satiin (4HS), 5 rakmed satiin (5HS) ja 8 rakmed satiin (8HS). Kui suurendate satiinkoe ​​arvu, suureneb vormitavus ja väheneb kanga stabiilsus.

Spread Tow vs. Standard Tow

Puistatav pukseeritav materjal võib olla hea kompromiss ühesuunalise materjali ja standardse kootud materjali kasutamise vahel. Kuna kiudköisikud koovad üles ja alla, et luua kangast, väheneb tugevus takus oleva kurrutuse tõttu. Kui suurendate hõõgniitide arvu tavalises köises, näiteks 3k-lt 6-le, muutub köis suuremaks (paksemaks) ja kokkusurumise nurk karmimaks. Üks viis selle vältimiseks on laotada hõõgniidid laiemaks takuks, seda nimetatakse laotatud takuks ja seal on paar painutamist.

seda tehes saadav kasu.

laotatud takud kuduma krimpsuskeem süsinikkiust leht

Laotatud köis pakub väiksemat kurrutusnurka kui tavaline köisik ja see võib sileduse suurendamise kaudu vähendada ristumise defekte. Väiksem pressimisnurk annab suurema tugevuse. Laotatud pukseeritava materjaliga on ka lihtsam töötada kui ühesuunalise materjaliga ja sellel on siiski suhteliselt hea kiudude ülestõmbamise vältimine.