为什么许多复合材料薄层比几个厚层会更好?

为什么许多复合材料薄层比几个厚层会更好?

 在为给定项目选择特定织物时,不仅仅是碳纤维玻璃纤维或凯夫拉纤维的选择。事实上,在选择了纤维类型之后,编织类型、斜纹、方向也可能会让任何人(初学者到专家)目瞪口呆。尤其是在碳纤维的选择中,斜纹布、unis 和机织织物的差异不仅仅具有美学吸引力,这些特性决定了织物的最终性能,例如不同负载方向的刚度、极限强度以及复合材料的性能。随着时间的推移在重复加载下执行。

为什么许多复合材料薄层比几个厚层会更好?

 但是在选择碳纤维时,3k 或 12k 等数字究竟意味着什么?人们很容易认为,几层可用的最厚碳纤维将与具有额外数​​量的较薄层的碳纤维实现相同的部件,并且在尺寸上这是正确的。可以从任何选择中获得外观漂亮的复合平板层压板。然而,它们中的每一个能否生产出能够承受日复一日使用的持久复杂的层压结构?也许不吧。复合结构的差异往往来自于肉眼无法看到的东西。以下是关于何时以及为何在复合结构中使用更多(薄)层或更少(厚)层的指南。

树脂消耗

在复合结构中非常重要的一件事是层压板完全“浸湿”。这意味着每根碳纤维都被树脂基质包围或包围。这通常由拖车束内的橙色区域内的区域消耗。使用 3K 碳纤维或其他织物时,树脂更容易包围纤维并完全浸透织物层。树脂必须填充的表面积更小。另一方面,12K 碳纤维可能需要额外 4 倍的树脂量才能正确润湿纤维。重要性:如果层压板没有完全浸湿,则复合材料部分在纸上不值得其重量。在复合结构中,纤维完成了大部分工作。然而,树脂将纤维固定在一起,使复合系统能够在丝束和复合结构内承载载荷。适当的树脂用量和润湿性对于高性能复合材料至关重要。

为什么许多复合材料薄层比几个厚层会更好?
为什么许多复合材料薄层比几个厚层会更好?

压接角度

即使复合结构被浸湿,与 12K 相比,使用更薄的 3K 层也有额外的优势。碳纤维或其他织物编织或斜纹的特性称为“卷曲角度”。(如下所示) 卷曲角度是在编织时来回拉伸纤维的角度。单向纤维没有卷曲角度,但机织织物尤其容易受到这些高角度的影响。压接角越高,随着时间的推移,零件可能变得越脆弱。更紧密的机织织物被包裹起来,额外的应力被施加在纤维上,因为它们受到负载。随着时间的推移,这些高角度可能会导致织物随着时间的推移而变弱。与可比的 12K 机织织物相比,3K 机织织物的卷曲角本来就小。事实是,由于 12K 梭织面料更致密,然后增加压接角度。这种增加可能会或可能不会影响复合材料的最终用途,这取决于产品的最终用途。随着时间的推移,与 12k 织物相比,3k 织物的卷曲角较小,因此层压板具有反复加载的好处。对于在简单轮廓上用于更多视觉目的的零件,3K 机织织物与 12K 相比没有优势。

可加工性

对于几乎没有或没有曲率且不受重复载荷的平坦或简单部件,使用 3K 编织纤维并没有比 12K 编织纤维那么多的优势。事实上,使用更少的 12K 层而不是额外的 3K 层的优势在于用编织织物制造简单的部件。当零件经过具有复杂层形状的一系列轮廓时,较薄层的价值在于随着时间的推移将织物层铺设到更高程度的层压质量和整体性能特性的能力。出于同样的原因,有斜纹织物和类型机织织物可以更容易地实现在轮廓上的铺层,并保持纤维以优化其性能的方式排列。

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