Podívejte se zblízka na část trubky nebo desky z uhlíkových vláken nebo skleněných vláken a uvidíte, že vlákna jdou různými, specifickými směry. Při porovnávání různých stylů trubek si můžete všimnout, že směr vláken, známý také jako orientace, není vždy jednotný. Výrobci kompozitních trubek a desek používají různé orientace v závislosti na tom, čeho chtějí hotovým výrobkem dosáhnout.
V tomto příspěvku vysvětlíme, jak směr vlákna ovlivňuje vlastnosti trubek z uhlíkových vláken a skleněných vláken. Specifické vlastnosti jsou často ideální pro konkrétní aplikace. Na konci tohoto příspěvku budete vědět, jak orientace vlákna ovlivňuje trubku a jak vybrat správnou orientaci vlákna pro váš projekt.
NEJLEPŠÍ TŘI ORIENTACE VLÁKEN
Vlákna mohou být orientována v jakémkoli směru mezi 0° a 180°, i když orientace vláken nad 90° je obvykle označována jako záporná hodnota úhlu. Například úhel vlákna 135 stupňů se rovná úhlu -45 stupňů. Většina trubek z uhlíkových a skleněných vláken na dnešním trhu využívá kombinaci dvou nebo více z těchto orientací:
Úhel vlákna 0 stupňů - nula- stupňů je nejčastěji používaná orientace. Když jsou vlákna orientována ve směru zatížení, jsou nejpevnější a nejtužší. U trubek je směr nula-stupňů podél délky trubky a přispívá k pevnosti v ohybu.
90 stupňů - Úhel devadesáti{2}} stupňů vlákna se používá, když je vyžadováno ohýbání v obou směrech. V trubici jsou vlákna devadesát{4} stupňů orientována po obvodu trubice. Pomáhají zabránit rozdrcení nebo vybočení trubky při zatížení.
±45 stupňů - Čtyřicet{2}}pět{3}}úhlů se často používá ve spojení s nulovými a devadesáti{4}}stupňovými vrstvami k vytvoření kvazi-izotropního rozložení. Kladná čtyřiceti{7}}pět-vrstva je téměř vždy spárována se zápornou čtyřicet-pět{10}stupňovou vrstvou. Při použití na trubce přispívá čtyřicet{12}}pět{13}} vrstev k tuhosti a pevnosti v kroucení.
Tkané vlákno je často označováno jako vlákno s úhlem vlákna 0/90, protože vlákna jsou v obou směrech, ale z jednoho kusu. Některé tkané materiály mohou obsahovat ještě více směrů vláken; například triaxiální vazby mají vlákno ve třech směrech a jsou obvykle samy o sobě kvazi-izotropní.
VLIV ORIENTACE VLÁKNA NA VLASTNOSTI
Způsob, jakým jsou vlákna orientována v uspořádání z uhlíkových vláken nebo skelných vláken, ovlivňuje jejich vlastnosti pro výrobu všeho, od trubek po vesmírné-lodě. Stavitelé musí tyto vlastnosti vzít v úvahu během procesu návrhu. Níže vysvětlíme, jak každá z běžných orientací vláken ovlivňuje vlastnosti.
1. 0 stupeň ORIENTATION
Pokud bude součást zatěžována pouze jedním směrem, je ideální mít všechna vlákna orientovaná tímto směrem. Pultrudovaná tyč a trubice jsou příklady součásti, která obsahuje pouze vlákna 0 stupňů. Protože většina dílů není zatížena pouze jedním směrem, musíme přidat další úhly, abychom maximalizovali pevnost. Trubce, která vidí pouze ohýbání a žádné kroucení, by stále pravděpodobně těžily některé další úhly vláken. Přidání 90stupňových vrstev pomáhá trubici lépe udržet svůj tvar, aby se předčasně nezkroutila.
2. 90 stupeň ORIENTATION
Jak již bylo zmíněno, do trubek se často přidávají 90stupňové vrstvy, aby byly odolnější vůči vyboulení a rozdrcení. Vysoké koncentrace 90 stupňových nebo "obručových" vrstev lze nalézt také v tlakových nádobách. Protože se síla snaží zvětšit trubku v tlakové nádobě, 90stupňové vrstvy odolají síle nejlépe. Když jsou v desce použity 90stupňové vrstvy ve spojení s 0° vrstvami, označuje se to jako obousměrné. Použití tkané látky může být snadným způsobem, jak rychle postavit díly s vláknem ve směru 0 stupňů i 90 stupňů.
3. ORIENTACE ±45 stupňů
45stupňové vrstvy slouží různým účelům v závislosti na aplikaci. Téměř vždy uvidíte +45 stupeň spárovaný vedle -45stupňové vrstvy. Je to proto, aby laminát zůstal "vyvážený" a aby se při zatížení silně nekroutil. Když jsou použity 45stupňové vrstvy v desce, která již obsahuje stejnou směs vrstev 0° a 90°, deska se stává kvazi-izotropní. Zatímco obousměrná deska má stejné vlastnosti ve dvou směrech, kvazi-izotropní deska má kvazi{16}}stejné vlastnosti v libovolném směru. V trubce plní 45stupňové vrstvy úlohu přidání torzní pevnosti a tuhosti. Je to proto, že když je trubka zkroucená, síla působící na laminát je ve skutečnosti čtyřicet-pět stupňů. Některé lamináty budou používat jiné úhly než 45 stupňů jako kompromis mezi ohybem, mačkáním a torzí. Vzhledem k tomu, že 0 stupňové vrstvy nejsou možné na navinutých hadicích, je běžné vidět, že se místo nich používají 10 stupňové nebo 15 stupňové vrstvy.
VÝBĚR SPRÁVNÉ ORIENTACE VLÁKNA
Nyní, když víte, jak každá orientace vlákna ovlivňuje vlastnosti, můžete zvolit správné rozložení. Pokud potřebujete trubici, která funguje v široké škále podmínek, je ideální obousměrné uspořádání. Pokud potřebujete trubici, která dobře funguje při kroucení, vyberte si produkt s více 45stupňovými vrstvami. Pokud potřebujete rychle zvětšit tloušťku, může být dobrou volbou tkaný materiál.
Xinbo Composite nabízí desky a trubky s uspořádáním, které uspokojí téměř jakoukoli poptávku. Potřebujete-li pro svůj projekt vlastní nebo navrženou úpravu, zavolejte nám nebo nám napište e-mail. Máte-li další otázky o tom, jak orientace vláken ovlivňuje výkon součásti, naši zástupci zákaznických služeb vám rádi pomohou.
