خواص فیزیکی مواد کامپوزیت تحت سلطه الیاف است. این بدان معناست که وقتی رزین و الیاف با هم ترکیب می‌شوند، خواص آنها بسیار شبیه به خواص الیاف منفرد است. داده‌های آزمایش نشان می‌دهد که مواد تقویت‌شده با الیاف، اجزایی هستند که بیشترین بار را تحمل می‌کنند. بنابراین، انتخاب پارچه هنگام طراحی سازه‌های کامپوزیتی بسیار مهم است.
این فرآیند را با تعیین نوع تقویت‌کننده مورد نیاز در پروژه خود آغاز کنید. تولیدکنندگان معمولی می‌توانند از بین سه ماده تقویت‌کننده رایج انتخاب کنند: الیاف شیشه، الیاف کربن و کولار (الیاف آرامید). الیاف شیشه معمولاً انتخاب عمومی هستند، در حالی که الیاف کربن سفتی بالا و کولار مقاومت سایشی بالایی دارند. به خاطر داشته باشید که انواع پارچه‌ها را می‌توان در لمینت‌ها ترکیب کرد تا پشته‌های هیبریدی با مزایای بیش از یک ماده تشکیل دهند.
وقتی در مورد مجموعه پارچه تصمیم گرفتید، وزن و سبک بافتی را انتخاب کنید که متناسب با نیازهای شغلی شما باشد. هرچه وزن پارچه کمتر باشد، کشیدن آن روی سطوح بسیار منحنی آسان‌تر است. پارچه‌های سبک وزن همچنین از رزین کمتری استفاده می‌کنند، بنابراین لمینت کلی همچنان سبک‌تر است. با سنگین‌تر شدن پارچه‌ها، انعطاف‌پذیری آنها کمتر می‌شود. پارچه‌های با وزن متوسط، انعطاف‌پذیری کافی برای پوشش بیشتر منحنی‌ها را حفظ می‌کنند و به طور قابل توجهی به استحکام قطعه کمک می‌کنند. آنها بسیار مقرون به صرفه هستند و اجزای قوی و سبکی را برای کاربردهای خودرو، دریایی و صنعتی تولید می‌کنند. رووینگ‌های بافته شده، تقویت‌کننده‌های نسبتاً سنگینی هستند که معمولاً در کشتی‌سازی و قالب‌سازی استفاده می‌شوند.
نحوه بافت پارچه، طرح یا سبک آن محسوب می‌شود. از بین سه سبک بافت رایج یکی را انتخاب کنید: ساده، ساتن و جناغی. سبک‌های بافت ساده ارزان‌ترین و نسبتاً کم‌انعطاف‌ترین هستند، اما هنگام برش به خوبی در کنار هم قرار می‌گیرند. عبور مکرر نخ‌ها از بالا/پایین، استحکام بافت ساده را کاهش می‌دهد، اگرچه آنها هنوز برای همه کاربردها به جز کاربردهای با بالاترین عملکرد کافی هستند.
بافت ساتن و جناغی نرم‌تر و محکم‌تر از بافت ساده هستند. در بافت ساتن، یک نخ پود روی سه تا هفت نخ تار دیگر شناور می‌شود و سپس زیر دیگری دوخته می‌شود. در این نوع بافت شل، نخ بلندتر امتداد می‌یابد و استحکام نظری الیاف را حفظ می‌کند. بافت جناغی، ترکیبی بین سبک‌های ساتن و ساده ارائه می‌دهد، با جلوه تزیینی جناغی که اغلب مطلوب است.
نکته فنی: برای افزایش انعطاف‌پذیری پارچه، آن را با زاویه ۴۵ درجه از رول برش دهید. وقتی به این روش برش داده شود، حتی زبرترین پارچه‌ها هم بهتر روی طرح می‌افتند.
تقویت فایبرگلاس
فایبرگلاس پایه و اساس صنعت کامپوزیت است. از دهه 1950 در بسیاری از کاربردهای کامپوزیتی مورد استفاده قرار گرفته و خواص فیزیکی آن به خوبی شناخته شده است. فایبرگلاس سبک وزن است، مقاومت کششی و فشاری متوسطی دارد، می‌تواند در برابر آسیب و بارهای چرخه‌ای مقاومت کند و جابجایی آن آسان است.
فایبرگلاس پرکاربردترین ماده کامپوزیت موجود است. این امر عمدتاً به دلیل هزینه نسبتاً پایین و خواص فیزیکی متوسط آن است. فایبرگلاس برای پروژه‌های روزمره و قطعاتی که به الیاف زیادی نیاز ندارند، عالی است و استحکام و دوام بیشتری به آن می‌بخشد.
برای به حداکثر رساندن خواص مقاومتی فایبرگلاس، می‌توان آن را با اپوکسی استفاده کرد و با استفاده از تکنیک‌های استاندارد لایه‌بندی، آن را پخت کرد. این ماده برای کاربرد در صنایع خودرو، دریایی، ساختمانی، شیمیایی و هوانوردی ایده‌آل است و اغلب در کالاهای ورزشی استفاده می‌شود.
تقویت کننده کولار®
کولار® یکی از اولین الیاف مصنوعی با استحکام بالا بود که در صنعت پلاستیک‌های تقویت‌شده با الیاف (FRP) مورد پذیرش قرار گرفت. کولار® از نوع کامپوزیت، سبک وزن است، استحکام کششی ویژه بسیار خوبی دارد و در برابر ضربه و سایش بسیار مقاوم است. کاربردهای رایج آن شامل بدنه‌های سبک مانند کایاک و کانو، پنل‌های بدنه هواپیما و مخازن تحت فشار، دستکش‌های مقاوم در برابر برش، زره بدن و موارد دیگر است. کولار® با رزین‌های اپوکسی یا وینیل استر استفاده می‌شود.
تقویت فیبر کربن
الیاف کربن حاوی بیش از ۹۰٪ کربن است و بالاترین مقاومت کششی نهایی را در صنعت FRP دارد. در واقع، بالاترین مقاومت فشاری و خمشی را نیز در صنعت دارد. پس از پردازش، این الیاف با هم ترکیب می‌شوند تا تقویت‌کننده‌های الیاف کربنی مانند پارچه، یدک‌کش و موارد دیگر را تشکیل دهند. تقویت‌کننده الیاف کربن، مقاومت و سختی ویژه بالایی را فراهم می‌کند و عموماً گران‌تر از سایر تقویت‌کننده‌های الیافی است.
برای به حداکثر رساندن خواص استحکامی فیبر کربن، باید از آن با اپوکسی استفاده شود و می‌توان آن را با استفاده از تکنیک‌های استاندارد لایه‌بندی پخت کرد. این ماده برای کاربرد در خودرو، صنایع دریایی و هوافضا ایده‌آل است و اغلب در کالاهای ورزشی استفاده می‌شود.
زمان ارسال: ۱۹ ژوئیه ۲۰۲۲
