Kijk goed naar een stuk koolstofvezel- of glasvezelbuis of -plaat en je zult zien dat de vezels in verschillende, specifieke richtingen gaan. Als u verschillende soorten slangen vergelijkt, merkt u misschien dat de vezelrichting, ook wel oriëntatie genoemd, niet altijd uniform is. Fabrikanten van composietbuizen en platen gebruiken verschillende oriëntaties, afhankelijk van wat ze met het eindproduct willen bereiken.
In dit bericht leggen we uit hoe de vezelrichting de eigenschappen van koolstofvezel- en glasvezelbuizen beïnvloedt. Specifieke eigenschappen zijn vaak ideaal voor specifieke toepassingen. Aan het einde van dit bericht weet u hoe de vezeloriëntatie de buis beïnvloedt en hoe u de juiste vezeloriëntatie voor uw project kiest.
TOP DRIE VEZELORIËNTATIES
Vezels kunnen in elke richting tussen 0 graden en 180 graden worden georiënteerd, hoewel vezeloriëntatie voorbij 90 graden gewoonlijk een negatieve hoekwaarde wordt genoemd. Een vezelhoek van 135 graden is bijvoorbeeld gelijk aan een hoek van -45 graden. De meeste koolstofvezel- en glasvezelbuizen die momenteel op de markt zijn, maken gebruik van een combinatie van twee of meer van deze oriëntaties:
0 graden - Nul- graden vezelhoek is de meest gebruikte oriëntatie. Wanneer vezels in de richting van de belasting zijn georiënteerd, zijn ze het sterkst en stijfst. Bij buizen loopt de richting van nul- graden langs de lengte van de buis en draagt bij aan de buigstijfheid.
Er wordt een vezelhoek van 90 graden - negentig- graden gebruikt wanneer buigen in beide richtingen vereist is. In een buis zijn de negentig- graden vezels georiënteerd in de omtrek van de buis. Ze zorgen ervoor dat de buis niet bekneld raakt of knikt wanneer deze wordt geladen.
±45 graden - Hoeken van veertig-vijf- graden worden vaak gebruikt in combinatie met lagen van nul en negentig- graden om een quasi-isotrope lay-out te creëren. Een positieve laag van -vijf- graden is bijna altijd gekoppeld aan een negatieve laag van -vijf- graden. Bij gebruik op een buis dragen lagen van-vijf-graden bij aan de torsiestijfheid en sterkte.
Geweven vezels worden vaak een vezelhoek van 0/90 graden genoemd, omdat er vezels in beide richtingen zijn, maar uit één stuk. Sommige geweven materialen kunnen zelfs nog meer vezelrichtingen bevatten; Triaxiale weefsels hebben bijvoorbeeld vezels in drie richtingen en zijn op zichzelf meestal quasi-isotroop.
HET EFFECT VAN DE VEZELORIËNTATIE OP EIGENSCHAPPEN
De manier waarop vezels zijn georiënteerd in een koolstofvezel- of glasvezelopstelling beïnvloedt de eigenschappen ervan voor het maken van alles, van buizen tot ruimteschepen-. Bouwers moeten tijdens hun ontwerpproces rekening houden met deze eigenschappen. Hieronder leggen we uit hoe elk van de gebruikelijke vezeloriëntaties de eigenschappen beïnvloedt.
1. 0 graden ORIËNTATIE
Als een onderdeel slechts in één richting wordt belast, is het ideaal om alle vezels in die richting te laten wijzen. Gepultrudeerde staaf en buis zijn voorbeelden van een onderdeel dat slechts 0 graden vezels bevat. Omdat de meeste onderdelen niet in slechts één richting worden belast, moeten we andere hoeken toevoegen om de sterkte te maximaliseren. Een buis die alleen buigt en niet draait, zou waarschijnlijk nog steeds profiteren van enkele extra vezelhoeken. Door lagen van 90 graden toe te voegen, behoudt de buis zijn vorm beter, zodat deze niet voortijdig knikt.
2. 90 graden ORIËNTATIE
Zoals eerder vermeld, worden vaak lagen van 90 graden aan buizen toegevoegd om ze beter bestand te maken tegen knikken en pletten. Hoge concentraties van 90 graden- of "hoepel"-lagen kunnen ook worden aangetroffen in drukvaten. Omdat de kracht de buis in een drukvat probeert te vergroten, zijn lagen van 90 graden het beste bestand tegen de kracht. Wanneer lagen van 90 graden worden gebruikt in combinatie met lagen van 0 graden in een plaat, wordt dit bidirectioneel genoemd. Het gebruik van geweven stof kan een gemakkelijke manier zijn om snel onderdelen met vezels te bouwen in zowel 0 graden als 90 graden richtingen.
3. ±45 graden ORIËNTATIE
45 graden lagen dienen verschillende doeleinden, afhankelijk van de toepassing. Je ziet bijna altijd een +45 graad gekoppeld aan een laag van -45 graden. Dit is om het laminaat "in balans" te houden en te voorkomen dat het krachtig draait wanneer het wordt belast. Wanneer lagen van 45 graden worden gebruikt in een plaat die al een gelijke mix van lagen van 0 graden en 90 graden bevat, wordt de plaat quasi-isotroop. Terwijl een bidirectionele plaat in twee richtingen gelijke eigenschappen heeft, heeft een quasi-isotrope plaat quasi-gelijke eigenschappen in elke richting. In een buis zorgen lagen van 45 graden voor het toevoegen van torsiesterkte en stijfheid. Dat komt omdat wanneer een buis wordt gedraaid, de kracht die op het laminaat inwerkt feitelijk vijfenveertig- graden bedraagt. Sommige laminaten gebruiken andere hoeken dan 45 graden als compromis tussen buig-, verbrijzelings- en torsieprestaties. Omdat lagen van 0 graden niet mogelijk zijn op met filament gewikkelde buizen, is het gebruikelijk dat in plaats daarvan lagen van 10 graden of 15 graden worden gebruikt.
HET KIEZEN VAN DE JUISTE VEZELORIËNTATIE
Nu u weet hoe elke vezeloriëntatie de eigenschappen beïnvloedt, kunt u de juiste lay-out kiezen. Als je een buis nodig hebt die onder een grote verscheidenheid aan omstandigheden presteert, is een bidirectionele opstelling ideaal. Als je een buis nodig hebt die goed presteert bij het draaien, kies dan een product met meer lagen van 45 graden. Als u de dikte snel wilt vergroten, kan een geweven materiaal een goede keuze zijn.
Xinbo Composite biedt platen en buizen met lay-outs om aan vrijwel elke vraag te voldoen. Als u een op maat gemaakte of ontworpen lay-out voor uw project nodig heeft, bel ons dan of stuur ons een e-mail. Als u meer vragen heeft over hoe de vezeloriëntatie de prestaties van een onderdeel beïnvloedt, helpen onze klantenservicemedewerkers u graag verder.
