Свяжитесь с нами
русский 
Ткань смешанная арамидно-углеродная сочетает в себе два самых эффективных армирующих волокна в технике — жесткость и малый вес углеродного волокна с прочностью и ударопрочностью арамидного волокна (кевларового типа). Результатом является гибридная композитная арматура, которая превосходит любое волокно по отдельности в тех случаях, когда жесткость конструкции и устойчивость к повреждениям не подлежат обсуждению.
Какая ткань лучше всего противостоит ударам?
Среди структурного армирующего текстиля ткань из смесовой арамидно-углеродной ткани обеспечивает высочайшую ударопрочность среди всех гибридных тканых материалов, превосходя ламинаты из чистого углеродного волокна на 40–60 % по результатам испытаний на удар по Шарпи при эквивалентном весе площади. Это преимущество в производительности напрямую связано с исключительным механизмом поглощения энергии арамидного волокна.
Арамидные волокна (параарамид, торговые марки Кевлар и Тварон) противостоят разрушению благодаря сочетанию высокого удлинения при разрыве (3,5–4%) и фибриллярной микроструктуры, которая постепенно дефибриллирует под нагрузкой. Вместо того, чтобы разрушаться, как это происходит с углеродным волокном, арамидные волокна поглощают энергию через большую зону деформации, предотвращая распространение трещин в сердцевину ламината.
В гибридном переплетении арамидные жгуты, расположенные в направлении утка, перехватывают поперечные трещины, возникающие из-за разрушения углеродного волокна в основе. Этот эффект перекрытия межслоевых трещин является причиной того, что гибридные ламинаты выдерживают повторяющиеся удары с низкой скоростью — падения инструментов, баллистические фрагменты, дорожный мусор — которые могут расслаивать эквивалентную панель из чистого углерода.
- Поглощенная энергия удара До 85 Дж/м при толщине ламината 3 мм в гибриде арамид-углерода 50/50 по сравнению с 52 Дж/м для эквивалентного чистого углерода
- Прочность на сжатие после удара Гибрид сохраняет 78% неповрежденной стоимости после удара силой 25 Дж; чистый углерод сохраняет 51%
- Зона расслаивания На 30–45 % меньше в гибридных ламинатах при одинаковых условиях испытаний на падающий вес
- Утомительная жизнь Гибридные композиты выдерживают более 10 миллионов циклов при циклических изгибающих нагрузках, тогда как чистый углерод терпит неудачу при 6–7 миллионах.
Углеродное волокно и арамидная ткань: сравнение свойств по свойствам
Ткань из чистого углеродного волокна и ткань из чистого арамида имеют хорошо задокументированные сильные и слабые стороны. Ткань смешанная арамидно-углеродная был разработан специально для того, чтобы воспользоваться преимуществами обоих и одновременно смягчить критическую слабость каждого из них — хрупкость углерода и слабость арамида при сжатии.
| Недвижимость | Ткань из чистого углеродного волокна | Чистая арамидная ткань | Арамидно-углеродный гибрид |
| Предел прочности | 3500–6000 МПа | 2800–3600 МПа | 3200–5200 МПа |
| Модуль упругости | 230–640 ГПа | 70–125 ГПа | 150–380 ГПа |
| Ударопрочность | Низкая — хрупкий перелом | Отлично | Очень высокий |
| Прочность на сжатие | Отлично | Плохо (перегибается при сжатии) | Хорошо — углерод выдерживает сжатие |
| Площадь Вес (типичный) | 100–400 г/м2 | 120–450 г/м2 | 120–400 г/м2 |
| Обрабатываемость | Умеренная — абразивная пыль | Сложный — волокна отклоняют инструменты. | Умеренный с твердосплавным инструментом |
| Стоимость за м2 (относительная) | Высокий | Средний–высокий | Высокий (premium over mono-fiber) |
Инженерное понимание
Гибридное соотношение имеет значение. Карбон-арамидное переплетение 50/50 обеспечивает максимальную устойчивость к повреждениям. Переплетение с преобладанием углерода 70/30 обеспечивает максимальную жесткость, сохраняя при этом значительную ударопрочность. Выбор должен определяться основным вариантом нагрузки, а не эстетикой.
Насколько на самом деле легка гибридная арамидно-углеродная ткань?
Ткань смешанная арамидно-углеродная достигает плотности 1,35–1,45 г/см3 в отвержденном виде ламината — примерно в 5 раз легче конструкционной стали (7,85 г/см3) и в 1,8 раза легче алюминиевого сплава (2,7 г/см3), при этом соответствуя или превосходя оба показателя по удельной прочности на разрыв.
Увеличение веса по сравнению с чистым углеродом является преднамеренным инженерным компромиссом. Плотность арамидного волокна (1,44 г/см3) немного выше, чем углеродного волокна со стандартным модулем (1,76 г/см3). Это означает, что гибридные ткани на самом деле немного легче на единицу объема, чем чистый углерод во многих конфигурациях, в то время как удельное поглощение энергии композита на грамм существенно выше.
Для каких применений требуется ткань из арамидно-углеродной смеси?
Детали конструкций, которые сочетают в себе основную несущую функцию с воздействием ударов, вибрации или динамической усталости, являются идеальной территорией применения для ткань из смесовой арамидно-углеродной ткани . Чистого углерода достаточно для статичных конструкций; Гибридная ткань используется, когда режим отказа имеет такое же значение, как и жесткость.
Правила FIA для гонок Формулы-класса требуют использования гибридной арамидно-углеродной конструкции в панелях выживания. Углерод обеспечивает структурную жесткость, препятствующую деформации; арамидные слои поглощают энергию удара, не создавая резкой фрагментации, которую производят панели из чистого карбона при ударах высокой энергии.
В панелях пола самолета, конструкциях верхних отсеков и панелях грузового отсека используется гибридная ткань, в которой соответствие FAA требованиям пожарной безопасности, дыма и токсичности (FST) пересекается с ударопрочностью при загрузке пассажиров и контакте с наземным оборудованием. Арамидное волокно обеспечивает присущую ему огнестойкость, снижая нагрузку на смолу огнезащитными добавками.
В корпусах гоночных яхт и панелях корпуса высокоскоростных патрульных катеров используется гибридная ткань для верхних частей, подверженных воздействию волн и обломков. Улучшение поглощения энергии удара на 40–60 % напрямую снижает частоту расслоений и сквозных повреждений корпуса в процессе эксплуатации.
В фюзеляжах и лонжеронах крыльев беспилотных летательных аппаратов используется гибридная ткань, где живучесть полезной нагрузки при столкновении является требованием конструкции. Гибридное переплетение плотностью 120–200 г/м2 позволяет обшивку фюзеляжа весить менее 400 граммов, а арамидные жгуты защищают отсеки авионики от повреждений при контакте с землей во время жесткой посадки.
В сосудах под давлением с намоткой из нитей для хранения сжатого природного газа (СПГ) и водорода используются гибридные схемы намотки, где арамид обеспечивает сдерживание разрыва в кольцевом направлении, а углерод обеспечивает осевую жесткость. Эта комбинация соответствует требованиям ГТП ООН № 13 к судам типа IV при меньшей толщине стенок, чем конструкции с моноволокном.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли использовать гибридную ткань из арамидно-углеродного волокна в процессах мокрой укладки?
Да. Гибридные ткани совместимы со стандартными процессами мокрой укладки, вакуумной инфузии (VARTM) и препрегов. Арамидные волокна слегка гидрофильны, поэтому их следует хранить в сухом виде и сразу же обрабатывать после разрезания. Для инфузии рекомендуется использовать эпоксидную смолу с низкой вязкостью ниже 500 мПа при температуре 25 градусов C для достижения полного смачивания за счет структуры смешанного волокна без сухих пятен на границах раздела углеродно-арамидных жгутов.
Как разрезать смесовую ткань из арамида и углерода, не осыпаясь?
Используйте керамические ножницы (кевларовые ножницы) или режущую систему с качающимся лезвием. Стандартные стальные ножницы быстро затупляются от арамидных волокон и образуют потрепанные края, которые загрязняют ламинат. При резке на станке с ЧПУ твердосплавная фреза с несколькими зубьями на высокой скорости и вакуумным прижимом предотвращает выдергивание волокна. Всегда режьте на защитной подложке и немедленно запечатывайте края разбавленной смолой.
Какие системы смол совместимы с гибридной арамидно-углеродной тканью?
Эпоксидные смолы являются стандартным выбором и обеспечивают наилучшую адгезию между волокнами обоих типов. Винилэфирные смолы используются в судостроении из-за их гидролитической стабильности. Фенольные смолы предназначены для применения в аэрокосмической отрасли, соответствующей требованиям FST. Полиэфирные смолы использовать не рекомендуется — их усадка при отверждении вызывает микротрещины на границе раздела арамидно-углеродный жгут, снижая межламинарную прочность на сдвиг на 15–25%.
Подходит ли смешанная арамидно-углеродная ткань для автоклавной обработки?
Да, и автоклавная обработка (обычно 120–180 градусов Цельсия при давлении 6–7 бар) позволяет получить гибридные ламинаты высочайшего качества с содержанием пустот менее 1 % и максимальной объемной долей волокон (55–65 %). Варианты гибридной ткани с препрегом упрощают обработку в автоклаве и являются стандартом в авиакосмических конструкциях. Варианты препрега вне автоклава (OOA) также доступны для крупных деталей, где размер автоклава является ограничением.
+86-13961668677
№ 61, Синьюанская дорога, Деревня Юфанга, Гушан, город Цзянгейн, провинция Цзянсу, Китай.