Ffibr Carbon vs Alwminiwm

Mae ffibr carbon yn disodli alwminiwm mewn amrywiaeth cynyddol o gymwysiadau ac wedi bod yn gwneud hynny dros yr ychydig ddegawdau diwethaf. Mae'r ffibrau hyn yn adnabyddus am eu cryfder a'u anhyblygedd eithriadol ac maent hefyd yn hynod o ysgafn. Mae llinynnau ffibr carbon yn cael eu cyfuno â gwahanol resinau i greu deunyddiau cyfansawdd. Mae'r deunyddiau cyfansawdd hyn yn manteisio ar briodweddau ffibr a resin. Mae'r erthygl hon yn darparu cymhariaeth o briodweddau ffibr carbon yn erbyn alwminiwm, ynghyd â rhai manteision ac anfanteision pob deunydd.

Ffibr Carbon vs Alwminiwm wedi'i Fesur

Isod mae'r diffiniadau o'r gwahanol briodweddau a ddefnyddir i gymharu'r ddau ddeunydd:

Modwlws hydwythedd = “Stiffnessrwydd” deunydd. Cymhareb y straen i straen ar gyfer deunydd. Llethr cromlin straen vs straen ar gyfer deunydd yn ei ranbarth elastig.

Cryfder tynnol yn y pen draw = y straen uchaf y gall deunydd ei wrthsefyll cyn torri.

Dwysedd = màs y deunydd fesul cyfaint uned.

Stiffnessrwydd penodol = Modwlws hydwythedd wedi'i rannu â dwysedd y deunydd. Defnyddir ar gyfer cymharu deunyddiau â dwyseddau annhebyg.

Cryfder tynnol penodol = Cryfder tynnol wedi'i rannu â dwysedd y deunydd.

Gyda'r wybodaeth hon mewn golwg, mae'r siart a ganlyn yn cymharu ffibr carbon ac alwminiwm.

Nodyn: Gall llawer o ffactorau effeithio ar y niferoedd hyn. Cyffredinoli yw'r rhain; nid mesuriadau absoliwt. Er enghraifft, mae gwahanol ddefnyddiau ffibr carbon ar gael gyda stiffrwydd neu gryfder uwch, yn aml gyda chyfaddawd o ran lleihau eiddo eraill.

Mesur Ffibr Carbon Alwminiwm Carbon / Alwminiwm
Cymhariaeth
Modwlws hydwythedd (E) GPa 70 68.9 100%
Cryfder tynnol (σ) MPa 1035 450 230%
Dwysedd (ρ) g / cm3 1.6 2.7 59%
Stiffnessrwydd penodol (E / ρ) 43.8 25.6 171%
Cryfder tynnol penodol (σ / ρ) 647 166 389%

Mae'r siart hon yn dangos bod gan ffibr carbon gryfder tynnol penodol oddeutu 3.8 gwaith cryfder alwminiwm a stiffrwydd penodol o 1.71 gwaith yn fwy nag alwminiwm.

Cymharu priodweddau thermol ffibr carbon ac alwminiwm

Dau eiddo arall sy'n dangos y gwahaniaethau rhwng ffibr carbon ac alwminiwm yw ehangu thermol a dargludedd thermol.

Mae ehangu thermol yn disgrifio sut mae dimensiynau deunydd yn newid pan fydd y tymheredd yn newid.

Mesur Ffibr Carbon Alwminiwm Alwminiwm / Carbon
Cymhariaeth
Ehangu thermol 2 yn / yn / ° F. 13 yn / yn / ° F. 6.5

Mae gan alwminiwm oddeutu chwe gwaith ehangiad thermol ffibr carbon.

Manteision ac Anfanteision

Wrth ddylunio deunyddiau a systemau datblygedig, rhaid i beirianwyr bennu pa briodweddau materol sydd bwysicaf ar gyfer cymwysiadau penodol. Pan fydd cryfder-i-bwysau uchel neu stiffrwydd-i-bwysau uchel yn bwysig, ffibr carbon yw'r dewis amlwg. O ran dyluniad strwythurol, pan allai pwysau ychwanegol fyrhau cylchoedd bywyd neu arwain at berfformiad gwael, dylai dylunwyr edrych at ffibr carbon fel y deunydd adeiladu gwell. Pan fo caledwch yn hanfodol, mae'n hawdd cyfuno ffibr carbon â deunyddiau eraill i gael y nodweddion angenrheidiol.

Mae priodweddau ehangu thermol isel ffibr carbon yn fantais sylweddol wrth greu cynhyrchion sy'n gofyn am lefel uchel o gywirdeb, a sefydlogrwydd dimensiwn mewn amodau lle mae'r tymheredd yn amrywio: dyfeisiau optegol, sganwyr 3D, telesgopau, ac ati.

Mae yna hefyd ychydig o anfanteision i ddefnyddio ffibr carbon. Nid yw ffibr carbon yn cynhyrchu. O dan lwyth, bydd ffibr carbon yn plygu ond ni fydd yn cydymffurfio'n barhaol â'r siâp newydd (elastig). Ar ôl mynd y tu hwnt i gryfder tynnol eithaf y deunydd ffibr carbon, mae ffibr carbon yn methu yn sydyn. Rhaid i beirianwyr ddeall yr ymddygiad hwn a chynnwys ffactorau diogelwch i gyfrif amdano wrth ddylunio cynhyrchion. Mae rhannau ffibr carbon hefyd yn sylweddol ddrytach nag alwminiwm oherwydd y gost uchel i gynhyrchu ffibr carbon a'r sgil a'r profiad gwych sy'n gysylltiedig â chreu rhannau cyfansawdd o ansawdd uchel.


Amser post: Mehefin-24-2021