Carbon Fiber Weaves: Hvad de er, og hvorfor man skal bruge dem

Hvis du nogensinde har undret dig over, hvorfor et stykke kulfiber kan se anderledes ud end et andet stykke kulfiber, er du ikke alene. Kulfiber kommer i mange forskellige vævninger, og hver enkelt tjener et andet formål, og det er ikke kun kosmetisk.

Kulfiberplade Pladevævet Ternetvævet Twillvæv

Kulfibre er lavet af forstadier som polyacrylonitril (PAN) og rayon. Precursorfibrene behandles kemisk, opvarmes og strækkes, derefter carboniseres for at skabe højstyrkefibre. Disse fibre, eller filamenter, bundtes derefter sammen i blår, som identificeres ved antallet af kulfilamenter, de indeholder. Almindelige trækværdier er 3k, 6k, 12k og 15k. "K" refererer til tusind, så et 3k blår er lavet af 3,000 kulstoffilamenter. Et standard 3k træk er typisk 0,125" bredt, så det er en masse fiber pakket ind i et lille rum. Et 6k træk har 6,000 kulfilamenter, et 12k har 12,000 filamenter, og så videre. Dette store antal højstyrkefibre bundtet sammen er det, der gør kulfiber til et så stærkt materiale.

Vævet kulfiber

Kulfiber kommer typisk i form af et vævet stof, hvilket gør det lettere at arbejde med og kan give yderligere strukturel styrke afhængigt af anvendelsen. På grund af dette er der mange forskellige vævninger, der bruges til kulfiberstof. De mest almindelige er Plain, Twill og Harness Satin, og vi vil gå mere i detaljer for hver.

Plain Weave

Et almindeligt vævet kulfiberark ser symmetrisk ud med et lille skakternet udseende. I denne vævning er slæderne vævet i et over/under mønster. Det korte mellemrum mellem sammenfletninger giver glatvævningen en høj grad af stabilitet. Stofstabilitet er et stofs evne til at bevare sin vævningsvinkel og fiberorientering. På grund af dette høje stabilitetsniveau er plain ikke velegnet til layups med komplekse konturer, den vil ikke være så bøjelig som nogle af de andre vævninger. Generelt er almindeligt vævede stoffer velegnede til flade plader, rør og 2D-kurver.

Plain Weave Carbon Fiber Diagram

En ulempe ved dette vævningsmønster er den hårde krympning (vinklen fiberen danner, når den væves, se nedenfor) i slæb på grund af den korte afstand mellem sammenfletninger. Den hårde krympning kan skabe stresskoncentrationer, som kan svække delen over tid.

Almindeligt vævet krympediagram af kulfiberark

Twill vævning

Twill fungerer som en bro mellem en almindelig vævning og de satinvævninger, vi vil diskutere næste gang. Twill har en god bøjelighed og kan danne sig til komplekse konturer, og den er bedre til at bevare sin stofstabilitet end en sele satinvævning, men ikke så god som almindelig vævning. Hvis du følger en slæbestreng i en twillvævning, passerer den over et bestemt antal slæb og derefter under det samme antal slæb. Over/under-mønsteret skaber et diagonalt pilespids-look, kendt som en "twill-linje". Den længere afstand mellem tow interlaces betyder færre krympninger sammenlignet med en almindelig vævning og mindre potentielle stresskoncentrationer.

2×2 Twill er sandsynligvis den mest genkendelige kulfibervævning i branchen. Den bruges i mange kosmetiske og dekorative applikationer, men har også stor funktionalitet, den har både moderat formbarhed og moderat stabilitet. Som navnet på 2×2 antyder, vil hvert slæb passere over 2 slæb og derefter under to slæb. På samme måde vil 4×4 Twill passere over 4 slæb og derefter under 4 slæb. Den har lidt mere formbarhed end 2×2 Twill, da vævningen ikke er så stram, men den vil også have mindre stabilitet.

Sele satinvævning

Satinvævningen blev designet for tusinder af år siden til fremstilling af silkestoffer med fremragende draperingsegenskaber, samtidig med at de ser glatte og sømløse ud. For kompositmaterialer betyder denne draperbarhed, at den nemt kan dannes og vikles rundt om komplekse konturer. Fordi stoffet er så formbart, har det forventningsfuldt lav stabilitet. Almindelige sele satin vævninger er 4 sele satin (4HS), 5 sele satin (5HS) og 8 sele satin (8HS). Når du øger antallet af satinvævningen, vil formbarheden øges, og stoffets stabilitet falder.

Spredt træk vs. standard træk

Spredt trækmateriale kan være et godt kompromis mellem at bruge ensrettet materiale og standardvævet materiale. Når et fiberslæb væver op og ned for at skabe et stof, reduceres styrken på grund af krympningen i slæbet. Når du øger antallet af filamenter i et standardtræk, fra 3k til 6k for eksempel, bliver slæbet større (tykkere), og krympevinklen bliver hårdere. En måde at undgå dette på er at sprede filamenterne ud i et bredere blår, dette kaldes et spredt blår og der er et par ben

gevinster opnået ved at gøre dette.

sprede tow væv crimp diagram kulfiber ark

Spredningsslæbet tilbyder en mindre krympevinkel end en standard slæbevævning og kan mindske crossover-defekterne ved at øge glatheden. En lavere krympevinkel vil resultere i højere styrke. Spredt trækmateriale er også lettere at arbejde med end ensrettet materiale og har stadig en rimelig god fiber pull up-forebyggelse.