Welche Festigkeit haben Kohlefaserrohre? Stabiler als Stahl
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Welche Festigkeit haben Kohlefaserrohre? Stabiler als Stahl
Die am häufigsten verwendete Verarbeitungsmethode für Kohlenstofffasern ist die Herstellung von Stäben, Rohren, Platten und Formteilen. Die Festigkeit unterschiedlicher Optiken kann je nach Beschaffenheit und Verarbeitungstechnologie des Carbonfaser-Rohmaterials stark variieren. Wie hoch ist am Beispiel von Kohlefaserrohren ihre Festigkeit wirklich? Ist es stabiler als Stahl? Schauen wir uns zunächst einige Daten an.
Vergleich der Zugfestigkeit zwischen Kohlefaser, Kohlefaserrohr und Stahl
1. Die Zugfestigkeit von Kohlefaser beträgt 3000 MPa;
2. Die Zugfestigkeit von Kohlefaserrohren aus Verbundwerkstoff mit Harzmatrix beträgt etwa 1500 MPa;
3. Die Zugfestigkeit von Stahl beträgt nur 300-600MPa;
4. Die Zugfestigkeit von Stahlrohren (z. B. Q235) beträgt nur 370 MPa-500MP.
Nach einem horizontalen Vergleich der Daten kann jeder verstehen, dass scheinbar weiche Kohlenstofffasern eine so erstaunliche Zugfestigkeit haben. Stahl mag hart erscheinen, tatsächlich variiert die Zugfestigkeit jedoch stark.
Was ist das Prinzip ultrahochfester Kohlefaserrohre?
Dies beginnt bei der Erzeugung der Carbonfaser selbst und der Carbonfaser-Verbundwerkstoffe.
Erstens wird allgemein angenommen, dass dies auf die saubere Anordnung der Kohlenstoffatome zurückzuführen ist. Je feiner die Faser ist, desto größer ist außerdem ihre relative Festigkeit, da die feinen Fasern weniger Fehler aufweisen. Vergrößern Sie die Fläche der Schichtstruktur. Und wenn man sie Schicht für Schicht aufschichtet, kann der Härtemodul der Fasern verbessert werden. Fasern mit hohem Härtemodul sind wie eine sehr harte Elastizität, und wenn sie einer großen Belastung ausgesetzt werden, ist ihre Dehnung auch sehr gering.
Bei Kohlefaser-Verbundwerkstoffen handelt es sich eigentlich um Kohlefasern, die in einer bestimmten Richtung angeordnet und dann mit Harz zu einem Ganzen verbunden werden. Bei Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffen gilt: Je dichter die Kohlenstofffasern, desto mehr Kohlenstofffasern sind pro Volumeneinheit vorhanden und desto höher ist die Festigkeit entlang der Richtung der Kohlenstofffasern.
Die Bildung von Kohlefaserrohren wird tatsächlich dadurch erreicht, dass mehrere Schichten von vorimprägniertem Kohlefaserband in mehreren Richtungen gestapelt werden und dann Formen verwendet werden, um röhrenförmige Formen zu erzeugen, die durch Hochtemperaturformen geformt werden. Das Material des vorimprägnierten Bandes, die Anzahl und der Prozess der Schichten sowie die Hochtemperatur-Umformung sind alles Faktoren, die die Festigkeit von Kohlefaserrohren beeinflussen.
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