پرمصرف ترین بافت پارچه های مورد مصرف در صنعت کامپوزیت کدامند؟

اگر تا به حال فکر کرده اید که چرا یک تکه پارچه ممکن است با تکه پارچه دیگر متفاوت به نظر برسد،تنها نیستید.

الیاف ها(پارچه ها fabrics) در بافت‌های مختلفی وجود دارد و هر کدام اهداف متفاوتی را انجام می‌دهند و فقط بحث زیبایی شناختی آنها مطرح نیست.

الیاف کربن از پیش سازهایی مانند پلی اکریلونیتریل (PAN) و یا ابریشم مصنوعی ساخته می شوند. الیاف پیش ساز (pan)به طور شیمیایی تحت کنترل قرار می گیرند، گرم می شوند و کشیده می شوند، سپس رشته های  پلی اکریلونیتریل به کربن تبدیل می شوند تا الیاف با استحکام بالا ایجاد شود. این الیاف یا رشته‌ها سپس در مسیر های ماشین های تولید با هم جمع می‌شوند که با تعداد رشته‌های کربنی که در آنها وجود دارد مشخص می‌شوند.

رتبه بندی های رایج کربن ها 3k، 6k، 12k و 15k است. “k” به هزار اشاره دارد، بنابراین یک فیبر کربن 3k از 3000 رشته کربن ساخته شده است. ضخامت (thickness)یک فیلامنت کربن استاندارد 3k معمولاً 0.125 اینچ است، بنابراین مقدار زیادی فیبر در یک ضخامت کم قرار میگیرند. یک فیبر کربن 6k دارای 6000 رشته کربن، یک 12k دارای 12000 رشته و غیره است. این تعداد زیاد الیاف با استحکام بالا که در کنار هم قرار گرفته اند چیزی است که فیبر کربن را به ماده ای قوی تبدیل می کند.

فیبر کربن بافته شده

فیبر کربن معمولاً به شکل پارچه بافته شده است که کار با آن را آسان‌تر می‌کند و بسته به کاربرد می‌تواند استحکام ساختاری بیشتری بدهد. به همین دلیل بافت های مختلف زیادی برای پارچه فیبر کربن استفاده می شود. رایج ترین آنها Plain، Twill و Harness Satin هستند و ما به جزئیات بیشتری برای هر کدام خواهیم پرداخت.

بافت ساده

یک ورق فیبر کربن با بافت ساده با ظاهری به سبک شطرنجی کوچک متقارن به نظر می رسد. در این بافت بکسل ها به صورت رو/زیر بافته می شوند. فاصله کوتاه بین لایه ها به بافت ساده سطح بالایی از ثبات می دهد. پایداری پارچه توانایی پارچه برای حفظ زاویه بافت و جهت الیاف خود است.  به دلیل این سطح پایداری بالا، ساده برای چیدمان با خطوط پیچیده مناسب نیست، به اندازه برخی از بافت های دیگر انعطاف پذیر نخواهد بود. به طور کلی، پارچه های ساده بافت برای ورق های مسطح، لوله ها و منحنی های دو بعدی مناسب هستند.

یکی از اشکالات این الگوی بافت، چین و چروک خشن (زاویه ای که الیاف در هنگام بافته شدن ایجاد می کند، در زیر مشاهده کنید) در بکسل ها به دلیل فاصله کوتاه بین لایه ها است. چین شدید می تواند غلظت استرس ایجاد کند که می تواند قطعه را در طول زمان ضعیف کند.

الیاف حصیری ساده

بافت تویل Twill

تویل به عنوان پلی بین بافت ساده و بافت ساتن عمل می کند که در ادامه به آن خواهیم پرداخت. پارچه جناغی انعطاف پذیری خوبی دارد و می تواند به خطوط پیچیده تبدیل شود، و در حفظ ثبات پارچه بهتر از بافت ساتن مهاری است، اما نه به خوبی بافت ساده. اگر یک رشته بکسل را در بافت جناغی دنبال کنید، از روی تعدادی بکسل و سپس از زیر همان تعداد بکسل عبور می کند. الگوی روی/زیر یک نمای مورب سر فلش ایجاد می کند که به عنوان “خط جناغی” شناخته می شود. فاصله بیشتر بین دو بکسل در مقایسه با بافت ساده به معنی چین و چروک کمتر و غلظت بالقوه تنش کمتر است.

بافت تویل Twill

4×4 تویل Twill

2×2 Twill احتمالاً قابل تشخیص ترین بافت فیبر کربن در صنعت است. در بسیاری از کاربردهای آرایشی و تزئینی استفاده می شود، اما همچنین دارای عملکرد عالی است، هم شکل پذیری متوسط ​​و هم پایداری متوسطی دارد. همانطور که از نام 2×2 پیداست، هر یدک از 2 یدک و سپس از زیر دو بکسل عبور می کند. به طور مشابه، 4×4 Twill از روی 4 بکسل و سپس از زیر 4 بکسل عبور می کند. شکل پذیری آن کمی بیشتر از تویل 2×2 است، زیرا بافت آن قدری سفت نیست، اما پایداری کمتری نیز خواهد داشت.

جهت خرید الیاف کربن twill کلیک کنید.

بافته های ساتین مهار

بافت ساتین هزاران سال پیش برای ساخت پارچه های ابریشمی با کیفیت بسیار عالی طراحی شد و در عین حال صاف و بدون درز به نظر می رسید. برای کامپوزیت‌ها، این تراوش‌پذیری به این معنی است که می‌تواند به راحتی شکل گرفته و اطراف خطوط پیچیده را بپیچد. از آنجایی که پارچه بسیار شکل پذیر است، انتظار می رود که پایداری پایینی داشته باشد. بافت های ساتن بند متداول عبارتند از ساتن 4 هارنس (4HS)، ساتن 5 هارنس (5HS) و ساتن 8 هارنس (8HS). با افزایش تعداد بافت ساتن، شکل پذیری بیشتر و پایداری پارچه کاهش می یابد.

4hs

5HS

8HS

تعداد در نام‌های هارنس ساتن نشان‌دهنده تعداد کل یدک‌هایی است که از آن عبور کرده‌اند. برای 4HS از 3 یدک و سپس از 1 عبور می کند. برای 5HS از 4 و سپس از 1 عبور می کند و 8HS از 7 و زیر 1 عبور می کند.

تک جهته

همانطور که از نام آن پیداست، uni، به معنی یک، همه الیاف در یک جهت قرار دارند. این به پارچه یک طرفه (UD) مزایای استحکام بالایی می دهد. پارچه UD بافته نشده است، هیچ الیاف درهم آمیزی با چین وجود ندارد که بتواند ساختار را ضعیف کند. بلکه الیاف پیوسته وجود دارد که باعث افزایش استحکام و سفتی می شود. یکی دیگر از مزایای این است که می توانید layup را با کنترل بهتر برای ویژگی های عملکرد تنظیم کنید. قاب دوچرخه نمونه خوبی از این است که چگونه می توان از پارچه UD برای تنظیم عملکرد استفاده کرد. قاب باید در قسمت پایینی براکت سفت و سفت باشد تا قدرت سوارکار را به چرخ‌ها منتقل کند، اما فریم نیز باید انطباق و انعطاف‌پذیری داشته باشد تا به سوارکار آسیب نرسد. با مواد UD می توانید جهت دقیق الیاف را انتخاب کنید تا استحکام مورد نیاز خود را بدست آورید.

تک جهتی

برای خرید پارچه کربن تک جهته کلیک کنید.

یکی از ایرادات اصلی  الیاف تک جهته UD کارایی آن است.الیاف تک جهته UD تمایل دارد به راحتی در طول فرآیند چیدمان از هم جدا شود زیرا هیچ فیبر درهم آمیزی برای نگه داشتن آن در کنار هم ندارد. اگر الیاف به درستی قرار داده شوند، تغییر جهت مجدد همه آنها تقریبا غیرممکن است. ماشینکاری قطعات ساخته شده با الیاف تک جهته UD نیز می تواند مشکلاتی ایجاد کند. اگر در جایی که ویژگی ها بریده شده اند، فیبر به سمت بالا کشیده شود، آن الیاف شل می توانند تا انتها قسمت را بالا بکشند. به طور معمول، اگر الیاف تک جهته UD برای چیدمان انتخاب شود، یک لایه از مواد بافته شده برای اولین و آخرین لایه استفاده می شود تا به ماشین کاری و دوام قطعه کمک کند. این کاری است که برای قاب‌های هواپیماهای بدون سرنشین سرگرمی تا قطعات موشک تولیدی انجام می‌شود. اگر از این پست لذت بردید یا سؤال دیگری دارید، لطفاً در زیر نظر دهید.

شركت ماندگار بسپار فجر آسيا با فعاليت دو دهه در صنعت كامپوزيت با داشتن تيم فني و متخصصين فعال در حوزه كامپوزيت و بازرگاني آمادگي دارد كه انواع رزين  اپوكسي با كاربرد معرفي شده را در اسرع وقت در اختيار صنايع مختلف كشور قراردهد.

برای خرید انواع پارچه الیاف بر روی این متن کلیک کنید.