Koolstofvezelweefsels: wat ze zijn en waarom ze te gebruiken

Als je je ooit hebt afgevraagd waarom een ​​stuk koolstofvezel er anders uitziet dan een ander stuk koolstofvezel, dan ben je niet de enige. Koolstofvezel is er in veel verschillende weefsels en elk heeft een ander doel, en het is niet alleen cosmetisch.

Koolstofvezelplaat Platbinding Checkerbinding Keperbinding

Koolstofvezels zijn gemaakt van voorlopers zoals polyacrylonitril (PAN) en rayon. De voorlopervezels worden chemisch behandeld, verwarmd en uitgerekt en vervolgens gecarboniseerd om zeer sterke vezels te creëren. Deze vezels, of filamenten, worden vervolgens samengebundeld in strengen die worden geïdentificeerd door het aantal koolstoffilamenten dat ze bevatten. Gemeenschappelijke sleepwaarden zijn 3k, 6k, 12k en 15k. De "k" verwijst naar duizend, dus een kabel van 3k is gemaakt van 3,000 koolstoffilamenten. Een standaardkabel van 3k is doorgaans 0,125" breed, dus dat zijn veel vezels verpakt in een kleine ruimte. Een kabel van 6k heeft 6,{12}} koolstoffilamenten, een 12k heeft 12,{15}} filamenten, enz. Dit grote aantal samengebundelde zeer sterke vezels maakt koolstofvezel tot zo'n sterk materiaal.

Geweven koolstofvezel

Koolstofvezel komt meestal in de vorm van een geweven stof, waardoor het gemakkelijker is om mee te werken en extra structurele sterkte kan geven, afhankelijk van de toepassing. Hierdoor worden er veel verschillende weefsels gebruikt voor koolstofvezelstof. De meest voorkomende zijn effen, keperstof en harnassatijn, en we zullen voor elk meer in detail treden.

Platbinding

Een plat geweven koolstofvezelplaat ziet er symmetrisch uit met een klein dambordachtig uiterlijk. Bij dit weefsel worden de kabels in een over/onder patroon geweven. De korte afstand tussen de vlechten geeft het platbinding een hoge mate van stabiliteit. Weefselstabiliteit is het vermogen van een stof om zijn weefhoek en vezeloriëntatie te behouden. Vanwege dit hoge niveau van stabiliteit is effen niet erg geschikt voor lay-ups met complexe contouren, het zal niet zo soepel zijn als sommige andere weefsels. Over het algemeen zijn platbindingen geschikt voor vlakke platen, kokers en 2D-bochten.

Plat geweven koolstofvezeldiagram

Een nadeel van dit weefpatroon is de harde krimp (de hoek die de vezel maakt bij het weven, zie hieronder) in de kabels vanwege de korte afstand tussen de vervlechtingen. De harde krimp kan spanningsconcentraties veroorzaken die het onderdeel na verloop van tijd kunnen verzwakken.

Platbinding krimpdiagram koolstofvezelplaat

Keperbinding

Twill dient als een brug tussen een platbinding en de satijnbindingen die we hierna zullen bespreken. Twill heeft een goede plooibaarheid en kan zich vormen tot complexe contouren, en het is beter in het behouden van de stabiliteit van de stof dan een harnassatijnbinding, maar niet zo goed als platbinding. Als je een sleepstreng in een keperbinding volgt, gaat deze over een bepaald aantal strengen en vervolgens onder hetzelfde aantal strengen door. Het over/onder-patroon creëert een diagonale pijlpunt-look, ook wel bekend als een "keperlijn". De grotere afstand tussen de interliniëring van de kabel betekent minder plooien in vergelijking met een platbinding en minder potentiële spanningsconcentraties.

2×2 Twill is waarschijnlijk het meest herkenbare koolstofvezelweefsel in de branche. Het wordt in veel cosmetische en decoratieve toepassingen gebruikt, maar heeft ook een geweldige functionaliteit, het heeft zowel een matige vervormbaarheid als een matige stabiliteit. Zoals de naam 2×2 al aangeeft, gaat elke sleep over 2 sleeptouwen en vervolgens onder twee sleeptouwen door. Evenzo zal 4 × 4 Twill over 4 slepen gaan en vervolgens onder 4 slepen. Het heeft iets meer vervormbaarheid dan 2×2 Twill, omdat het weefsel niet zo strak is, maar het zal ook minder stabiliteit hebben.

Harnas Satijn Weeft

Het satijnweefsel is duizenden jaren geleden ontworpen voor het maken van zijden stoffen met uitstekende drapeereigenschappen, die er ook glad en naadloos uitzien. Voor composieten betekent deze drapeerbaarheid dat het gemakkelijk complexe contouren kan vormen en eromheen kan wikkelen. Omdat de stof zo vervormbaar is, heeft deze naar verwachting een lage stabiliteit. Gebruikelijke harnassatijnweefsels zijn 4 harnassatijn (4HS), 5 harnassatijn (5HS) en 8 harnassatijn (8HS). Naarmate u het aantal satijnbindingen verhoogt, neemt de vormbaarheid toe en neemt de stabiliteit van de stof af.

Spread Tow vs. Standaard Tow

Gespreid sleepmateriaal kan een goed compromis zijn tussen het gebruik van unidirectioneel materiaal en standaard geweven materiaal. Terwijl een vezelkabel op en neer weeft om een ​​weefsel te creëren, wordt de sterkte verminderd door de plooiing in de kabel. Naarmate u het aantal filamenten in een standaardkabel verhoogt, van bijvoorbeeld 3k naar 6k, wordt de kabel groter (dikker) en wordt de krimphoek ruwer. Een manier om dit te voorkomen is om de filamenten uit te spreiden in een bredere kabel, dit wordt een gespreide kabel genoemd en er zijn een paar

hiermee behaalde winsten.

spread tow weave krimpdiagram koolstofvezelplaat

De gespreide kabel biedt een kleinere krimphoek dan een standaard kabelbinding en kan de crossover-defecten verminderen door de gladheid te vergroten. Een lagere krimphoek resulteert in een hogere sterkte. Uitgespreid sleepmateriaal is ook gemakkelijker om mee te werken dan unidirectioneel materiaal en heeft nog steeds een redelijk goede vezeloptrekpreventie.