Liên hệ với chúng tôi
Tiếng Việt 
English
中文简体
عربى
Nội dung
Vải hỗn hợp Aramid-Carbon kết hợp hai trong số các loại sợi gia cố có hiệu suất cao nhất trong kỹ thuật - độ cứng và trọng lượng thấp của sợi carbon với độ bền và khả năng chống va đập của sợi aramid (loại Kevlar). Kết quả là một loại cốt thép hỗn hợp lai hoạt động tốt hơn chỉ riêng sợi trong các ứng dụng mà cả độ cứng kết cấu và khả năng chịu hư hại đều không thể thay đổi được.
Loại vải nào chống va đập tốt nhất?
Trong số các loại vải dệt gia cố kết cấu, vải hỗn hợp aramid-carbon mang lại khả năng chống va đập cao nhất so với bất kỳ loại vải dệt lai nào — vượt quá 40–60% các lớp sợi carbon nguyên chất trong các thử nghiệm va đập Charpy ở trọng lượng khu vực tương đương. Ưu điểm về hiệu suất này đến trực tiếp từ cơ chế hấp thụ năng lượng đặc biệt của sợi aramid.
Sợi aramid (para-aramid, tên thương mại Kevlar và Twaron) chống đứt gãy thông qua sự kết hợp giữa độ giãn dài khi đứt (3,5–4%) và cấu trúc vi mô dạng sợi khử rung tim dần dần khi chịu tải. Thay vì vỡ vụn như sợi carbon, sợi aramid hút năng lượng qua một vùng biến dạng lớn, ngăn chặn sự lan truyền vết nứt vào lõi gỗ.
Trong kiểu dệt lai, các sợi aramid được định vị theo hướng sợi ngang sẽ chặn các vết nứt ngang do sự đứt gãy của sợi carbon trong sợi dọc gây ra. Hiệu ứng bắc cầu vết nứt giữa các lớp này là lý do tại sao các lớp màng lai vẫn tồn tại sau các tác động lặp đi lặp lại ở vận tốc thấp - giọt dụng cụ, mảnh đạn đạo, mảnh vụn trên đường - sẽ làm bong tróc một tấm carbon nguyên chất tương đương.
- Năng lượng tác động được hấp thụ Lên đến 85 J/m ở độ dày tấm 3 mm ở hỗn hợp aramid-carbon 50/50 so với 52 J/m đối với carbon nguyên chất tương đương
- Cường độ nén sau va chạm Hybrid giữ lại 78% giá trị không bị hư hại sau tác động 25 J; carbon nguyên chất giữ lại 51%
- Khu vực tách lớp Nhỏ hơn 30–45% ở các tấm lai trong các điều kiện thử nghiệm trọng lượng thả giống hệt nhau
- Cuộc sống mệt mỏi Vật liệu tổng hợp lai vượt quá 10 triệu chu kỳ dưới tải uốn theo chu kỳ trong đó carbon nguyên chất thất bại ở mức 6–7 triệu
Sợi carbon và vải Aramid: So sánh theo từng đặc tính
Vải sợi carbon nguyên chất và vải aramid nguyên chất đều có những điểm mạnh và điểm yếu được ghi chép rõ ràng. Vải hỗn hợp Aramid-Carbon được thiết kế đặc biệt để nắm bắt được những ưu điểm của cả hai, đồng thời giảm thiểu điểm yếu quan trọng của từng loại - độ giòn của carbon và điểm yếu về khả năng nén của aramid.
| Tài sản | Vải sợi carbon nguyên chất | Vải Aramid nguyên chất | Lai Aramid-Carbon |
| Độ bền kéo | 3.500–6.000 MPa | 2.800–3.600 MPa | 3.200–5.200 MPa |
| Mô đun kéo | 230–640 GPa | 70–125 GPa | 150–380 GPa |
| Chống va đập | Gãy xương thấp - giòn | Tuyệt vời | Rất cao |
| cường độ nén | Tuyệt vời | Kém (gấp khúc khi nén) | Tốt - carbon chịu nén |
| Trọng lượng khu vực (điển hình) | 100–400 g/m2 | 120–450 g/m2 | 120–400 g/m2 |
| Khả năng gia công | Vừa phải - bụi mài mòn | Khó khăn - công cụ làm lệch sợi | Vừa phải với dụng cụ cacbua |
| Chi phí mỗi m2 (tương đối) | Cao | Trung bình-Cao | Cao (premium over mono-fiber) |
Cái nhìn sâu sắc về kỹ thuật
Tỷ lệ lai có vấn đề. Sợi dệt carbon-aramid 50/50 tối đa hóa khả năng chịu hư hại. Sợi dệt chiếm ưu thế 70/30 tối đa hóa độ cứng trong khi vẫn duy trì khả năng chống va đập đáng kể. Sự lựa chọn phải được quyết định bởi trường hợp tải chính - không phải tính thẩm mỹ.
Vải lai Aramid-Carbon thực sự nhẹ đến mức nào?
Vải hỗn hợp Aramid-Carbon đạt được mật độ 1,35–1,45 g/cm3 ở dạng cán mỏng được xử lý - nhẹ hơn khoảng 5 lần so với thép kết cấu (7,85 g/cm3) và nhẹ hơn 1,8 lần so với hợp kim nhôm (2,7 g/cm3), đồng thời phù hợp hoặc vượt cả hai về độ bền kéo cụ thể.
Việc tăng trọng lượng so với carbon nguyên chất là một sự đánh đổi kỹ thuật có chủ ý. Mật độ sợi aramid (1,44 g/cm3) cao hơn một chút so với sợi carbon mô đun tiêu chuẩn (1,76 g/cm3) - nghĩa là vải lai thực tế nhẹ hơn một chút trên một đơn vị thể tích so với carbon nguyên chất ở nhiều cấu hình, trong khi mức hấp thụ năng lượng riêng trên mỗi gram của hỗn hợp cao hơn đáng kể.
Những ứng dụng nào yêu cầu vải hỗn hợp Aramid-Carbon?
Các bộ phận kết cấu kết hợp chức năng chịu tải chính với khả năng chịu va đập, rung hoặc mỏi động là lãnh thổ ứng dụng lý tưởng cho vải hỗn hợp aramid-carbon . Carbon nguyên chất là đủ cho các cấu trúc tĩnh; vải lai được chỉ định khi chế độ hư hỏng cũng quan trọng như độ cứng.
Các quy định của FIA đối với các giải đua Công thức bắt buộc phải xây dựng kết cấu aramid-carbon lai trong các tấm tế bào sinh tồn. Carbon cung cấp độ cứng kết cấu để chống biến dạng; các lớp aramid hấp thụ năng lượng va chạm mà không tạo ra sự phân mảnh sắc nét mà các tấm carbon nguyên chất tạo ra khi va chạm ở mức năng lượng cao.
Các tấm sàn máy bay, cấu trúc thùng chứa trên cao và các tấm lót hàng hóa sử dụng loại vải lai có khả năng tuân thủ về lửa, khói và độc tính (FST) của FAA giao với khả năng chống va đập do tải hành khách và tiếp xúc với thiết bị mặt đất. Sợi aramid góp phần chống cháy vốn có, giảm tải phụ gia chống cháy nhựa.
Thân du thuyền đua và tấm thân tàu tuần tra tốc độ cao chỉ định loại vải lai cho các khu vực trên cùng chịu tác động của sóng và va chạm của mảnh vụn. Sự cải thiện 40–60% khả năng hấp thụ năng lượng va chạm trực tiếp làm giảm tỷ lệ bong tróc và hư hỏng xuyên thân tàu khi vận hành.
Thân máy bay không người lái và các cánh cánh sử dụng loại vải lai trong đó khả năng sống sót sau va chạm của trọng tải là yêu cầu thiết kế. Lớp dệt hỗn hợp 120–200 g/m2 cho phép vỏ thân máy bay có trọng lượng dưới 400 gram trong khi dây kéo aramid bảo vệ khoang hệ thống điện tử hàng không khỏi bị hư hại khi tiếp xúc với mặt đất khi hạ cánh cứng.
Bình áp lực quấn dây tóc để lưu trữ khí tự nhiên nén (CNG) và hydro sử dụng kiểu cuộn dây lai trong đó aramid cung cấp khả năng ngăn chặn nổ theo hướng vòng và carbon cung cấp độ cứng dọc trục. Sự kết hợp này đáp ứng các yêu cầu về tàu loại IV số 13 của UN GTR ở độ dày thành thấp hơn so với thiết kế sợi đơn.
Câu hỏi thường gặp
Vải lai aramid-carbon có thể được sử dụng trong quy trình xếp lớp ướt không?
Đúng. Vải lai tương thích với các quy trình xếp chồng ướt, truyền chân không (VARTM) và chuẩn bị trước tiêu chuẩn. Sợi aramid có tính ưa nước nhẹ nên phải được bảo quản khô và xử lý ngay sau khi cắt. Đối với dịch truyền, nên sử dụng epoxy có độ nhớt thấp dưới 500 mPas ở 25 độ C để đạt được độ thấm ướt hoàn toàn thông qua cấu trúc sợi hỗn hợp mà không có điểm khô ở các bề mặt kéo carbon-aramid.
Làm cách nào để cắt vải hỗn hợp aramid-cacbon mà không bị sờn?
Sử dụng kéo gốm (kevlar shears) hoặc hệ thống cắt lưỡi dao động. Kéo thép tiêu chuẩn sẽ nhanh chóng bị cùn khi tiếp xúc với sợi aramid và tạo ra các cạnh bị sờn làm nhiễm bẩn lớp cán mỏng. Để cắt CNC, mũi phay cacbua nhiều răng ở tốc độ cao với khả năng giữ chân không sẽ ngăn sợi bị kéo ra. Luôn cắt trên tấm lót hy sinh và bịt kín các cạnh cắt bằng nhựa pha loãng ngay lập tức.
Những hệ thống nhựa nào tương thích với vải lai aramid-carbon?
Nhựa epoxy là lựa chọn tiêu chuẩn và cung cấp độ bám dính từ sợi đến ma trận tốt nhất cho cả hai loại sợi. Nhựa vinyl ester được sử dụng trong các ứng dụng hàng hải vì tính ổn định thủy phân của chúng. Nhựa phenolic được chỉ định cho các ứng dụng tuân thủ FST trong ngành hàng không vũ trụ. Nhựa polyester không được khuyến khích sử dụng - độ co ngót của chúng trong quá trình xử lý gây ra các vết nứt vi mô ở bề mặt kéo aramid-carbon, làm giảm độ bền cắt giữa các lớp từ 15–25%.
Vải hỗn hợp aramid-carbon có phù hợp để xử lý bằng nồi hấp không?
Có, và quá trình xử lý bằng nồi hấp (thường là 120–180 độ C ở 6–7 bar) tạo ra các tấm lai chất lượng cao nhất với hàm lượng rỗng dưới 1% và tỷ lệ thể tích sợi tối đa (55–65%). Các phiên bản prereg của vải lai đơn giản hóa quá trình xử lý bằng nồi hấp và là tiêu chuẩn trong các ứng dụng kết cấu hàng không vũ trụ. Các biến thể prereg ngoài nồi hấp (OOA) cũng có sẵn cho các bộ phận lớn nơi kích thước nồi hấp là một hạn chế.
+86-13961668677
Số 61, Đường Xingyuan, Làng Jiefang, Thị trấn Gushan, Thành phố Giangyin, Tỉnh Giang Tô, Trung Quốc.