Szőt aramid szövet: Hogyan befolyásolja a szálorientációt az erőt és a feldolgozást

A 3,6 GPa-s para-aramid fonal a rendelkezésre álló legerősebb erősítő szálak közé tartozik, de szoros, sima szövésű szövetté szövés esetén a tényleges szakítószilárdsága ennek az értéknek nagyjából a kétharmadára csökkenhet. A szál tulajdonságai és a szövet tulajdonságai közötti különbség nem hiba – ez a szálak orientációjának és a szövés geometriájának közvetlen következménye. A szövött aramid erősítést meghatározó mérnökök számára kritikus lépés az anyag kiválasztása előtt annak megértése, hogy az orientáció hogyan szabályozza a szilárdságot és a megmunkálást.

Mit jelent valójában a szálorientáció egy aramidszövetben

A szálak orientációja egy szövött anyagban a láncfonalak iránya, amely 0 fokban fut a tekercs hossza mentén, és a vetülékfonalak, amelyek 90 fokban keresztezik egymást, a kész rész terhelési útjához képest.

Az egyirányú szalaggal ellentétben a szőtt szövet egyszerre két síkbeli irányba viszi a megerősítést. Ezért a szőtt aramid a sisakokhoz, ballisztikus panelekhez, robbanópajzsokhoz és kompozit konzolokhoz van előírva, amelyek több szögből látják a terhelést. A kétirányú szerkezetnek azonban ára van: minden láncfonal kereszteződik minden vetülékfonal felett és alatt, és egy hajlatot alkot, amelyet hullámosnak neveznek. A para-aramid molekulák nagymértékben elhelyezkednek a rost tengelye mentén, így a szál erős feszültségű, de gyenge hajlítás és oldalirányú összenyomás esetén. A krimpelés ezért a valódi szilárdságveszteséget közvetlenül a szövetbe viszi át. Az aramid szövetminőségek és alkalmazások szélesebb összehasonlításához a mi aramid szövött szövetvezető lefedi a teljes ingatlanpalettát.

lánc és vetülék: az erő irányított

A szőtt aramidszövet akkor a legerősebb, ha a terhelés a lánc- vagy vetülékfonalakhoz igazodik, és gyorsan veszít szilárdságából, ha a terhelést e két tengely között alkalmazzák.

Egy kiegyensúlyozott 2/2 twill aramid szövet esetében a láncirányhoz viszonyított jellemző szakítószilárdság megtartása az alábbi mintát követi. A 0 fokos érték 100 százalékra normalizálódik.

45 fokban a beállított erősség több mint 60 százaléka eltűnik. Ez az aramid laminátumok meghibásodásának egyetlen leggyakoribb oka: a mérnökök a vetemedés irányában mért szakítószilárdsági adatok alapján méretezik az alkatrészt, majd túlbecsülik a panel tengelyen kívüli merevségét és szilárdságát.

Nyomástartó edények, sisakhéjak vagy drónkarok esetében a kialakításnak vagy úgy kell beállítania az egyes rétegeket, hogy az elsődleges terhelés a láncot vagy vetüléket kövesse, vagy 0/90-es és plusz/mínusz 45 rétegű laminátumot kell készíteni a teljes terhelési boríték lefedésére.

Szövésminta: a krimpelés szabályozza az erőátvitelt

A szorosabb szövésű minta nagyobb hullámosodást eredményez, a nagyobb hullámosodás pedig csökkenti a szálak szakítószilárdságának százalékos arányát, amely eléri a kész laminátumot – ezt az értéket szilárdsági transzlációs hatékonyságnak nevezik.

A szövésminta a tájolásszabályozás második rétege. A sima szövés (1/1) minden fonalat átvezet az egyiken és az alatt, és mereven rögzíti a szerkezetet. A twill (2/2) a fonalat két szomszédon úsztatja, a szatén (4H) pedig hosszú lebegtetést hoz létre minimális hullámosodással. A kompromisszum következetes: az alacsonyabb krimpelés javítja a szilárdságot és a drapálhatóságot, de gyengíti a felületi stabilitást és a csúszásállóságot.

Hogyan változtatja meg a tájolás a vágást, a terítést és a gyanta nedvesítését

A szálak orientációja és a szövés sűrűsége határozza meg, hogy az aramidszövet hogyan viselkedik a három gyártási szakaszban, ahol a legtöbb hulladék keletkezik: vágás, felrakás és gyanta infúzió.

• Vágás. Az aramid fonalak nyírás hatására fibrillálnak, és a szövési metszéspontoknál elhelyezkedő ferde fonalak keményebbé teszik a tiszta vágásokat, mint a szénszövetben. Az ultrahangos kések vagy a vízsugaras vágás tiszta éleket eredményez; a csökkentett fordulatszámon futó keményfém hegyű körvágók is működnek, ha friss a penge.
• Draping. A duplán ívelt formákon a feszes sima szövés ellenáll a síkbeli nyírásnak, így ráncosodik ahelyett, hogy megfelelne. A twill és a szatén lehetővé teszi a fonal forgását az anyagon belül, ami lehetővé teszi, hogy a réteg a formába nyíródjon a szálak kihajlása nélkül.
• Nedvesítés. A gyanta a szálkötegek mentén folyik, és minden szövési metszéspont potenciális áramlási korlátozás. A sűrű, sima szövés lelassítja a nedvesedést és felfoghatja a levegőt, míg az alacsonyabb hullámosságú twill vagy szatén gyorsabban nedvesedik ki, és alacsonyabb hézagtartalmat ér el.

A megfelelő aramid szövet kiválasztása a gyártáshoz

Válassza ki a lánc- és vetülékegyensúlyt és a szövési mintát a domináns terhelési eset és a gyártási folyamat alapján – ne csak a szál adatlapján lévő szakítószilárdsága alapján.

Végezze el a kijelölést a következő sorrendben:

1. Határozza meg az elsődleges terhelés irányát, és irányítsa a tekercset úgy, hogy a láncfonalak igazodjanak ehhez a tengelyhez.
2. Válassza ki a szövési mintát: sima a felületi stabilitásért, twill a kiegyensúlyozott szilárdságért és drapolásért, szatén a maximális szilárdságért.
3. Ellenőrizze a lánc-vetülék egyensúlyt: 50/50 a nagyjából izotróp reakcióhoz, vagy speciális arányok az iránymerevséghez.
4. Illessze a területi súlyt és a krimpelést a gyantarendszerhez: az alacsony viszkozitású infúziós gyanták jobban bírják a sűrű szövést, mint a filmragasztók.
5. Az alkatrész ajánlattétele előtt erősítse meg a szállítóval a szövet szélességét, a tekercs hosszát és a toldás minőségét.

Azoknál az alkatrészeknél, amelyeknek mind aramid-, mind karbonmerevségre van szükségük, az aramid-szén hibrid szövetek mindegyik száltípust ugyanabba a szövött rétegbe helyezik, ami leegyszerűsíti a tájolás szabályozását a különálló rétegek egymásra rakásával szemben. Jiangyin Dongli New Materials Technology Co., Ltd. , egy teljes folyamatot lefedő kompozit gyártó, 32 000 m2-es üzemtel és 10 gyártósorral, aramid szövött szöveteket és aramid-szén hibrid szöveteket szállít szabályozott lánc/vetülék arányban és egyedi szélességben. Mérnöki csapatuk össze tudja illeszteni a szövési mintát az Ön infúziós vagy prepreg folyamatához.

Magas hőmérsékletű aramid szövött szövet lángálló elrendezésekhez Ez a para-aramid vagy meta-aramid szövött szövet 200°C felett megőrzi sértetlenségét olvadás nélkül, így szabályozott krimpelést biztosít a kiszámítható szilárdságváltozás érdekében. Alkalmas hőkorlátokhoz és szerkezeti megerősítésekhez magas hőmérsékletű környezetben. Termék megtekintése →

A magas hőmérsékletű és lángálló elrendezésekhez ugyanaz a gyár aramid szövött szövetet állít elő szabályozott krimpelési tartományban, ami megjósolhatóvá teszi az erőátvitelt tekercsről tekercsre.

Aramid-szén hibrid szövött szövet 3K sima és twill színben Az aramid szívósságot és a karbon merevséget egyetlen szövött rétegben kombinálva ez a hibrid szövet javítja az ütésállóságot és a magas hőmérsékleti teljesítményt. Sima vagy twill változatai drapálhatóságot és modulus beállítást tesznek lehetővé, ideálisak repülőgép- és autóalkatrészekhez. Termék megtekintése →

Nagy mennyiség rendelése előtt ellenőrizze a krimpelést és a területi súlyt a tervezési megengedett értékekhez képest. A twillről a szaténra történő váltás azonos területi súly mellett 5-10 százalékkal eltolhatja a laminált modulust, miközben javítja a drapériát – és ez az eltolódás általában többet ér, mint egy kis változtatás a szálminőségben.

Gyakran ismételt kérdések