Materiály z uhlíkových vláken prokazují výjimečný výkon na mnoha polích. Ve srovnání s tradičními kovovými nebo plastovými výrobky vykazují výrobky z uhlíkových vláken vynikající lehké vlastnosti. Ti, kteří jsou obeznámeni s výrobou uhlíkových vláken, však vědí, že výrobky z uhlíkových vláken vyžadují integraci s materiály matrice během výroby. Tato kombinace může vést k delaminaci po výrobě. Tento článek zkoumá příčiny delaminace u výrobků z uhlíkových vláken.
Proces výroby produktů z uhlíkových vláken
Abychom pochopili delaminaci, je nezbytné přezkoumat výrobní proces. Většina produktů z uhlíkových vláken se vyrábí pomocíPrepregs z uhlíkových vláken(předem impregnované kompozitní materiály) k zajištění účinnosti výroby.
Jako příklad vezměte desky z uhlíkových vláken:
Vystřihněte listy prepreg tak, aby odpovídaly rozměrům desky.
Navrhněte listy prepreg na formu.
Uzavřete formu a vyléčte ji ve formovacím zařízení.
Vyhraďte vyléčenou desku a proveďte obrábění.
Vrstvená povaha tohoto procesu ze své podstaty vytváří slabé mezifázové vazby. Navzdory tání a vytvrzování pryskyřice při vysokých teplotách zůstává zbytková interlaminární napětí. Tato napětí v kombinaci s obráběcími silami často spouští delaminaci.
Příčiny delaminace
1. Vrstvená struktura
Produkty z uhlíkových vláken jsou postaveny sekvenčním vrstvením a vytvrzováním. To vytváří anizotropní vnitřní struktury (vlastnosti závislé na směru) a materiální diskrétnost. Při mikroskopickém vyšetření se projeví dutiny nebo slabé rozhraní pryskyřice.
2. vady ručního vrstvení
Manuální vrstvení často zavádí mezery mezi prepreg listy. Během obrábění tyto mezery zhoršují řezací síly, což vede k oddělení vrstvy. Větší mezery dále zvyšují rizika delaminace.
3.. Problémy s řízením procesu
Nedostatečný tlak nebo teplota během vytvrzování oslabuje vazba pryskyřice vlákna a vytváří rizika latentní delaminace.
4. Koncentrace napětí
Kompozity z uhlíkových vláken vykazují anizotropní stresové reakce. Obráběcí síly kolmé na vrstvy vlákna vytvářejí vnitřní napětí. Když tato napětí přesahují sílu vazby pryskyřice, dochází k delaminaci a šíří se při trvalých zatíženích.
Závěr
Delaminace u uhlíkových vláken pramení z jejich vrstveného výrobního procesu, defektů ručního manipulace, nekonzistence procesů a anizotropního stresového chování. Řešení těchto problémů vyžaduje optimalizované techniky vrstvení, přesné kontroly procesů a pokročilé strategie obrábění, aby se minimalizovaly mezilaminární slabiny.
