Переплетения из углеродного волокна: что это такое и почему вы должны их использовать

Если вы когда-нибудь задумывались, почему один кусок углеродного волокна может выглядеть иначе, чем другой, вы не одиноки. Углеродное волокно бывает разных переплетений, каждое из которых служит разным целям, и оно не просто декоративное.

 

Углеродные волокна изготавливаются из прекурсоров, таких как полиакрилонитрил (ПАН) и искусственный шелк. Волокна-предшественники химически обрабатываются, нагреваются и растягиваются, а затем карбонизируются для создания высокопрочных волокон. Эти волокна или нити затем связываются вместе, образуя жгуты, которые идентифицируются по количеству содержащихся в них углеродных нитей. Обычные классы буксировки: 3к, 6к, 12к и 15к. "k" означает тысячу, поэтому жгут 3k состоит из 3,000 углеродных нитей. Стандартный жгут 3k обычно имеет ширину 0.125" (0.125"), поэтому на маленьком пространстве помещается много волокна. Жгут 6k имеет 6,000 углеродных нитей, жгут 12k имеет 12,{{16 }} углеродные нити и т. д. Множество высокопрочных волокон, связанных вместе, делают углеродное волокно таким прочным материалом.

Плетеное углеродное волокно
Углеродное волокно обычно поставляется в виде тканого материала, что облегчает работу с ним и, в зависимости от применения, может обеспечить дополнительную структурную прочность. В результате ткани из углеродного волокна бывают самых разных переплетений. Наиболее распространенными являются однотонный, саржевый и ленточный атлас, и мы рассмотрим каждый из них более подробно.

полотняное переплетение
Панели из углеродного волокна с полотняным переплетением кажутся симметричными, с небольшой шахматной доской. В этом переплетении жгуты сплетены по схеме «верх/низ». Короткое расстояние между переплетениями придает полотняному переплетению высокую степень стабильности. Стабильность ткани — это способность ткани сохранять угол переплетения и ориентацию волокон. Из-за такого высокого уровня стабильности полотняное переплетение менее подходит для сложноконтурных укладок, оно не будет таким гибким, как некоторые другие переплетения. Вообще говоря, полотняное плетение подходит для плоских листов, труб и двумерных кривых.

Одним из недостатков этой схемы переплетения является грубая извитость (угол, образуемый волокнами при переплетении, см. ниже) в жгуте из-за небольшого расстояния между переплетениями. Грубые гофры создают концентрации напряжений, которые со временем могут ослабить деталь.

Саржевое переплетение
Саржа действует как мост между полотняным переплетением и атласным переплетением, которое мы обсудим далее. Саржа достаточно гибкая, чтобы формировать сложные контуры, и лучше сохраняет стабильность ткани, чем седельное атласное переплетение, но не так хорошо, как полотняное переплетение. Если вы следуете за жгутом из саржи, он проходит через определенное количество жгутов, а затем через такое же количество жгутов. Узор выше/ниже создает вид диагональной стрелки, известной как «линия саржи». Большее расстояние между переплетениями жгута означает меньшее извитость и меньшую концентрацию потенциального напряжения по сравнению с полотняным переплетением.

2×2 Саржа

4×4 Саржа

2×2 Twill, вероятно, является самой известной тканью из углеродного волокна в отрасли. Он используется во многих косметических и декоративных целях, но также обладает большой функциональностью, умеренной формуемостью и умеренной стабильностью. Как следует из названия 2 × 2, каждый жгут проходит через 2 жгута, а затем через 2 жгута. Точно так же саржа 4 × 4 пройдет 4 жгута, а затем 4 жгута. Он немного лучше поддается формованию, чем саржа 2 × 2, потому что переплетение не такое плотное, но оно также менее стабильно.