在認識(shí)碳纖維增強塑料(liào)複合材料製品時,很多人看到(dào)具(jù)有碳纖維紋路(lù)的製品第一感覺就是酷,具有時尚科技感。今天xk8100星空传媒就來探討不同碳纖維紋路(lù)來做碳纖維複合材料製品有什麽不一(yī)樣。
碳纖維(wéi)在複合材料中起到承載載(zǎi)荷的作用,外界作用於CFRP複合材料上的力都會(huì)經塑料傳遞給(gěi)碳(tàn)纖維,所以對CFRP複合材料的破壞首(shǒu)先要破壞碳纖維。
那麽對碳纖維的(de)破壞基本可分兩種(zhǒng),一種是平(píng)行於碳纖維方向的(de)拉伸力,這個力會將碳(tàn)纖(xiān)維(wéi)拉斷(duàn),所以要(yào)求碳纖(xiān)維具備較高的拉伸強(qiáng)度;另(lìng)一種是剪切力(lì),這個(gè)力垂直於碳纖維(wéi)方向,要求碳纖維(wéi)具備較高的抗剪切(qiē)強度。可惜在(zài)所有碳纖維供應商產品性能參數一欄裏都沒有出現碳纖維剪切強(qiáng)度(dù)的表述。這是(shì)因為首先碳纖維剪切強度很小,另一方麵碳(tàn)纖維本身屬於一維材料,在直徑尺度很小,對碳纖維製品的任何剪(jiǎn)切力都可以分解成不同方向(xiàng)碳纖維的拉伸力。
有了這個概念,那麽進行複合材料製(zhì)品設計過程中,盡可能了解製品的(de)受力情況,然後對製品的纖維排布方向進行針對性的優化,盡可能的使作用於碳纖維複合材料外力分解成不同方向上碳纖維的拉伸力,因為拉伸強度高是碳纖維的最大優勢,以己之長攻(gōng)彼之短嘛。二(èr)維的編織布是(shì)製造碳纖維複合材(cái)料製品和預浸料的原料,也是進行纖維排布方向優化的基礎。那麽對不同碳纖維布編製方(fāng)向的了解將會有助於碳(tàn)纖維複合材料製品的設計。
平(píng)紋編織的特點是經紗和緯紗以一上一下的規律交織。也就是經緯(wěi)紗每隔一根紗就交(jiāo)錯一次,所以交織點最(zuì)多,使(shǐ)織(zhī)物堅牢、耐(nài)磨、硬挺、平整,但彈性較小,光澤一般,平紋織物密度不可能太高,較(jiào)為輕薄,耐磨性較好(hǎo),透氣性較好,布麵均勻且正反麵相(xiàng)同。這種碳纖維布的纖維束由於一直處於上下起伏的狀態,纖維彎曲(qǔ)點比較多,在受拉(lā)伸過程中伸長(zhǎng)率較高。同時由於相鄰兩根經紗和相鄰(lín)兩根緯紗交織點位(wèi)置由於纖維束的滑(huá)動出現眼孔。平紋編織的變種(zhǒng)形式也很多,比如(rú)12K經紗與1K緯(wěi)紗混合編織。由於經線和緯線方向上纖維束的反射光不同,因此平紋編織纖維布可觀察到格子狀的(de)外觀,類似於(yú)國際象棋的棋盤。
斜紋編織纖維布具有(yǒu)與纖維束排布方向(xiàng)有一定夾(jiá)角的斜向(xiàng)紋路,這個紋(wén)路方向上並(bìng)不存在纖維束,而是由於纖維束經緯(wěi)向編織過程,經向或緯向纖(xiān)維束跳過兩束緯向或經(jīng)向纖維進行編織。也就是纖維束一上一(yī)下的編織頻率減小,纖維束浮長增大,同(tóng)時相鄰兩(liǎng)個纖維束錯開一個編織位。這樣就(jiù)造成了斜紋編織布的斜向紋路特點。這種斜紋外觀具(jù)有很強的立體感,用來做汽(qì)車改裝製品,比如麵板、引擎蓋、排氣(qì)筒(tǒng)等。
緞紋編織具備(bèi)單獨的、互不連續的經(jīng)交織點(或緯交織點)在組織循環中有規律的均勻分(fèn)布,這樣的編織形式稱(chēng)為緞紋。它的特點是(shì)經線(或緯線)浮線較長,交織點較少,它們雖形成斜線,但不是連續的(de),相互間隔距離有(yǒu)規律而均勻,此(cǐ)纖維布結構形式稱(chēng)為緞紋組織(zhī)。緞紋纖維布經紗和緯紗至少隔三根才交織(zhī)一次,因此這種編織結構使織物密度更(gèng)高,因而纖維布更加厚實(shí)。這種緞紋纖維布表麵平滑勻整,質地柔軟,富有光澤或稍呈紋路。這類纖維布強度低於平紋和斜紋。
這三種編織形態由於碳(tàn)纖維束受(shòu)到彎曲(qǔ)和其他纖維束的影(yǐng)響造成碳纖(xiān)維布的強度有差異,而且表征(zhēng)碳纖維(wéi)編織布強(qiáng)度(dù)會有拉伸力(lì)、撕扯力、頂破力、彎曲力(lì)等,這些(xiē)也(yě)是隨著編織方式的不同各(gè)有差異。總體來說在碳纖維束排(pái)布方向上的拉伸強度與(yǔ)纖(xiān)維強度和纖維摩擦力相關。而與纖維束不同的方向(xiàng)上的拉伸力則與纖(xiān)維的編織形(xíng)態關係較大了,一方麵這一拉伸力(lì)可分為纖維(wéi)平行方向和垂直方向上的力,平行方向的力要求纖維(wéi)強度高,垂直方(fāng)向上的力則與編(biān)織形態對纖維束的阻力有關了。
在研究編織結構(gòu)對織物強度(dù)的影響則有平紋>斜紋>緞紋。而在撕扯強度方麵則有(yǒu)緞紋>斜紋>平紋。不過(guò)單(dān)獨研究編製結構對複合(hé)材料的(de)影響有一些片麵,需要綜合(hé)基體材(cái)料及製品受力情況(kuàng)來考量。