减轻复合材料零件的重量

作为用复合材料制造任何东西的一部分(以及某种形式的竞争性质),问题总是会出现,“它能做得更轻吗,我们能走得更快吗?” 好消息:答案通常总是肯定的。然而,零部件的减重之路并不总是一帆风顺。与复合材料中的所有事物一样,优化成本与性能之间存在权衡。可能有上千种不同的减肥方法,很少有严格的正确或错误的方法来执行此操作。零件结构的详细信息和知识对于将信封推到多远以找到所需的最佳强度与重量具有很大的不同。在深入修改复合设计或零件之前,必须对零件进行研究。即使用更高性能的材料(如碳纤维)替换玻璃纤维部件,在简单地使部件更轻之前也需要一定的知识。有些后果可能无法预料

优化树脂与织物的比例

使现有的复合材料部件发挥最大的设计能力在于优化树脂与纤维的比例。进行湿法铺叠时,树脂太少会导致纤维未被充分覆盖,导致载荷分布不当,并可能导致零件完全失效。树脂过多,零件只会承载过多的树脂,对零件的结构完整性没有任何好处。研究树脂与纤维的最佳比例对于推广最有效的复合材料部件是不可或缺的。

选择面料

Kevlar、Carbon 和 Fiberglass 纤维类型的物理特性和差异都有详细记录。需要更多研究的是这些纤维如何结合到织物中,这与织物在层压时的最终材料特性相关。每种纤维类型和织物都具有最佳特性,例如强度、模量和柔韧性。从选项中选择最佳织物将可能减少树脂用量和织物,因为可能会从叠层方案中消除一些层。虽然许多更结实的面料成本更高,但最有效的解决方案取决于制造商。话虽如此,用碳纤维或凯夫拉纤维代替玻璃纤维复合材料部件将会减轻任何部件的重量。凯夫拉尔纤维和碳纤维只是更轻、更强韧的纤维,可以制造更轻的部件。减轻零件的重量需要了解零件使用方式的详细信息。了解如何以及在何处施加载荷很重要。一旦零件需求和设计细节已知,纤维取向在零件重量优化中起着不可或缺的作用。单向带提供了纤维的“单程票”,可以在指定方向上完成工作(承载负载)。在复合材料中使用单向胶带可以优化需要的强度,但不是全部。(除非它在所有方向上铺设多层)在与纤维相反的方向上,单向胶带面板可能很容易在远离纤维的方向上失效。它是一种可行的选择,可以在增加很少重量的情况下增加零件的刚度和强度。

树脂选择

就整体强度和高模量应用而言,性能最高的常温树脂是环氧树脂。从克到克,它的性能完全优于聚酯和乙烯基酯树脂,尤其是在强度重量比方面与碳纤维或凯夫拉尔叠层配对时。(为了零件的灵活性,人们可能仍想坚持使用聚酯。)有一系列不同的环氧树脂可供选择,选择适合任何应用的完美环氧树脂的因素有很多。通过深入研究制造商的技术数据表,找到满足设计需求的树脂的材料特性。同样,在选定的环氧树脂中实现适当的树脂与纤维比例将产生最有效的复合材料。

复合材料的优化

实现最轻部件的最佳途径是使用预浸渍织物(预浸料)。树脂已经被引入到纤维中并发挥材料特性的最大特性。优化后的纤维与树脂比例所产生的产品通常远远超出湿法铺层或灌注工艺所能重复完成的范围。请放心,从预浸料的角度设计的东西在重量和可重复性方面将与最终部件的设计精确。预浸料信息来自制造商,其固化层密度已知并记录在案,用于在切割第一层之前估计最终部件的重量。湿式叠层和灌注工艺设计阶段的准确数字取决于几个工艺因素。

减轻复合材料零件的重量

添加核心

添加材料(例如芯)似乎不利于实现更轻的部件和减轻重量。在现有设计中添加核心会增加叠层的重量。然而,核心材料通常用于加强零件并为任何复合部件增加高度刚度。一些芯类型在树脂中增加了显着的重量和刚性,而一些芯类型意味着最高程度的复合材料性能。众所周知,将芯适当地添加到零件的较弱区域会产生更强的零件。在所有可用的芯中,Nomex 蜂窝芯提供最高程度的真实性能。使用 Nomex Honeycomb 可能涉及更多的处理过程,但考虑到它所达到的重量强度,结果是不可否认的。核心材料也可以从更重的,

(47)
材料号的头像材料号特邀作者

猜您喜欢

  • 在有划痕粗糙的铝铸件上翻模,脱模蜡是最好的选择吗?

    我想这真的取决于铝的表面有多粗糙。 如果我们谈论的是整个表面上有很多轻微的划痕,那么很可能脱模蜡,比如8号蜡,就足以填补零件表面的划痕,并确保脱模时没有任何划痕。困难——你涂的蜡层越多,就越有可能出现这种情况。 但是,如果划痕真的很粗糙,导致一些铝几乎从表面上粘起来,那么蜡可能会更多地填充,并可能导致模具机械地抓住并锁定在该表面上。如果是这种情况,那么任何脱…

    2022-11-15
    8.2K00
  • 体育用品中的 FRP 复合材料

    纤维增强聚合物 (FRP) 复合材料在体育用品应用中如此成功的主要原因之一是它们非常轻便。虽然钢铁曾经是制造坚固产品的首选材料,但其较重的重量使其在许多应用中不切实际。铝曾经作为一种轻质金属大放异彩,但它仍然无法与玻璃纤维或碳纤维相比,后者比其他材料最多可轻 75%。这些 FRP 复合材料非常轻便且非常坚固。较轻的重量不会影响整体抗拉强度。事实上,FRP 复…

    2022-11-19
    8.2K00
  • 为什么我的环氧树脂是波浪形的?

    环氧树脂可能由于几个不同的原因而出现波浪状:混合不当、催化剂过多或过少以及环境温度和湿度。如果您的环氧树脂呈波浪形,第一步是确定原因。一旦知道原因,就可以解决问题并使环氧树脂恢复光滑。

    2023-01-05
    6.2K00
  • 油性脱模剂成分是什么

    油性脱模剂通常含有以下成分: 矿物油:矿物油是油性脱模剂的主要成分之一。它可以提供润滑效果,减少模具与材料之间的摩擦力,使其更容易从模具中脱离。 硅油:硅油是一种常见的油性脱模剂成分。它具有良好的润滑性能,可以降低模具与材料之间的黏附力,便于脱模。 石蜡:石蜡是一种固体脱模剂成分,可以提供润滑效果,减少模具与材料之间的摩擦力,并帮助材料从模具中脱离。 脂肪酸…

    2024-06-19
    6.9K00
  • 如何去除皮肤上未固化的环氧树脂?

    您可以简单地使用丙酮去除皮肤上未固化的环氧树脂。 它是该特定应用的最有效溶剂,可在大多数五金店买到。使用丙酮时一定要戴上手套,因为它是一种危险化学品。不要让溶剂进入眼睛或嘴里。如果这样做,请立即用水冲洗并联系医疗专业人员。

    2023-02-01
    8.7K00
  • 电会通过碳吗?

    它是电的良导体。这是因为每个碳的一个价电子保持自由,从而使其成为良好的电导体。 是的,电可以通过碳。碳是一种导电材料,虽然它不如金属导电性能高,但仍然具有一定的导电性。 在固体形态下,纯碳晶体具有一定的导电性,这是由于碳原子之间的共享电子形成的电子云能够在晶体中传导电流。此外,碳材料的导电性还受到结构和形态的影响。例如,石墨是由层状的碳原子构成的材料,具有良…

    2022-11-09
    9.2K00
  • 什么是高温填缝料?

    高温填缝剂是一种常用于家庭和工业供暖系统以及高温液体管道的密封剂。由耐热硅胶制成,填缝剂的应用方式与其他典型填缝剂产品相同。一旦固化,它通常会干燥成柔韧的稠度,同时长时间保持柔韧性。大多数类型的高温填缝剂牢固地粘附在家庭和工作场所的金属、玻璃、陶瓷和其他常见表面上。填缝料通常还可以承受 -80°F 至 550°F(-62°C 至 288°C)的温度,并且还可…

    2023-02-27
    4.0K00
  • 有哪些常见的玻璃钢补漏材料可以推荐?

    以下是一些常见的玻璃钢补漏材料,可以考虑使用: 玻璃纤维布:玻璃纤维布是一种常用的补漏材料,可以用于修复较大的损坏区域。它具有良好的强度和耐腐蚀性,可以与树脂结合形成坚固的补漏层。 环氧树脂:环氧树脂是一种常见的补漏材料,具有良好的附着性和耐腐蚀性。它可以与玻璃纤维布结合使用,形成强大的补漏层。环氧树脂通常需要与相应的固化剂按比例混合,然后涂抹在修复区域。 …

    2023-10-02
    8.3K00
  • 玻璃钢会吸进肺里吗

    玻璃钢是一种由玻璃纤维与树脂组成的复合材料。在玻璃钢的制造过程中,通常会使用树脂来固化和粘合玻璃纤维。如果未经适当的防护和控制,制造和处理玻璃钢时可能会产生玻璃纤维颗粒的飞散。 玻璃纤维颗粒的直径通常较小,可能会成为悬浮在空气中的微小颗粒。如果人们暴露在含有这些颗粒的空气中,并长时间吸入大量的颗粒,可能会对呼吸系统产生一定的影响。 长期吸入玻璃纤维颗粒可能会…

    2023-12-03
    5.6K00
  • 玻璃钢水箱和不锈钢水箱区别

    玻璃钢水箱和不锈钢水箱是常见的储存和输送水的容器,它们在材料、特性和适用场景等方面存在一些区别。以下是它们之间的比较: 选择使用玻璃钢水箱还是不锈钢水箱取决于具体的应用需求和预算考虑。玻璃钢适合于大部分常规的水储存和输送需求,而不锈钢水箱在一些特殊环境或对卫生要求更高的场所可能更为合适。

    2023-12-02
    5.3K00

发表回复

登录后才能评论
分享本页
返回顶部