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      從性能角度看碳纖維紋路
      時間:2021年06月24日 來源:碳纖維研習社  作者:蘇格拉偉 瀏覽次數:

          在認識碳纖維制品時,很多人看到具有碳纖維紋路的制品第一感覺就是酷,具有時尚科技感。所以出現很多追求碳纖維紋路外觀的制品,在淘寶網搜碳纖維出現最多的便是碳纖維貼紙,這是一種印有碳纖維紋路的貼紙,跟碳纖維八竿子打不著的關系。但是拿碳纖維紋路當做裝飾品,未免大材小用。其實碳纖維小小的紋路下邊,蘊含著巨大的秘密。今天我們就來探討不同碳纖維紋路來做碳纖維制品有什么不一樣。

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      首先我們知道,碳纖維制造的時候,并不是一根一根的生產的,而是一束一束的,那么每一束包含的碳纖維數量可能會有些差異,但是通?煞譃1000根、3000根、6000根、12000根,也就是我們熟悉的1k、3k、6k、12k等概念。
      碳纖維通常以機織織物的形式出現,這使得它更易于使用,并可以根據應用提供額外強度。 因此,有許多用于碳纖維織物的編織。 最常見的是平紋,斜紋和緞紋,我們將分別詳細介紹。
      平紋編織平紋碳纖維板看起來很對稱,并具有小棋盤風格的外觀。在這種編織中,絲束以上/下模式編織。隔行絲束之間的間隔很小,使平紋組織具有很高的穩定性?椢锏姆定性是織物保持其編織角度和纖維取向的能力。由于具有很高的穩定性,所以平紋不太適合用于具有復雜輪廓的疊層,它不會像其他一些編織一樣柔韌。通常,平紋織物適合于平板,管子和2D曲線結構的外觀。
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      這種編織圖案的一個缺點是由于交織之間的距離很短,所以絲束中的卷曲很大(編織時纖維形成的角度,見下圖)。這種彎曲會產生應力集中,隨著時間的流逝會削弱零件的強度。

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      斜紋編織
      斜紋是介于平紋編織和緞紋編織之間的一種編織,緞紋我們將在下面進行討論。斜紋布具有良好的柔韌性,可以成型為復雜的輪廓,并且在保持織物穩定性方面比緞紋編織更好,但不如平紋編織。 如果您以斜紋編織方式跟隨一根絲束,則它會經過一定數量的絲束上去,然后經過相同數量的絲束下去。上方/下方圖案會形成對角線箭頭外觀,稱為“斜紋線”。相較于平紋編織,拖曳交錯之間的距離更長,意味著卷曲更少,潛在的應力集中也更少。

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      2x2斜紋布可能是業內最知名的碳纖維編織。它用于許多外觀和裝飾應用中,但也具有出色的功能,它具有適度的可成型性和適度的穩定性。 就像2x2名稱所表示的那樣,每個絲束將經過2個絲束下去,然后經過2個絲束上來。同樣,4x4斜紋布將經過4個絲束下去,然后經過4個絲束上來。它具有比2x2斜紋布略高的可成形性,因為編織不那么緊密,但穩定性也較低。


      緞紋編織
      緞紋編織在織物中歷史很早,早期用于制造具有出色懸垂性的絲綢織物,同時看起來也很順滑和無縫。對于復合材料,這種懸垂性意味著它可以輕松地形成并包裹復雜的輪廓。由于織物的易成型性,因此其穩定性低。常見的線束緞紋編織有4線束緞紋(4HS),5­線束緞紋(5HS)和8線束緞紋(8HS)。隨著緞紋編織數量的增加,可成形性將增加,織物穩定性將下降。

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      線束緞紋名稱中的數字表示經過向上和經過向下絲束總數。 對于4HS,它將超過3個絲束向上,然后經過1個絲束向下。對于5HS,它將超過4個絲束向上,然后經過1個絲束向下,而8HS將經過7個絲束向上,然后經過1個絲束向下。


      展寬絲束和標準絲束
      單向布碳纖維沒有彎曲狀態,可以很好地承受力,編織布絲束需要在正交方向上下彎曲,強度下降會很厲害。所以當纖維絲束上下編織以形成織物時,由于絲束中的卷曲,強度降低了。當您將標準絲束中的絲束數量從3k增加到6k時,絲束變得更大(更厚),彎曲角度也變得更大。 避免這種情況的一種方法是將細絲展開成更寬的絲束,這被稱為展開絲束,做出來的布也叫展寬布,這樣做有很多好處。

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      展寬絲束的卷曲角度比標準絲束的編織角度小,從而通過增加平滑度來減少交叉缺陷。較小的彎曲角度將導致較高的強度。與單向材料相比,鋪展的絲束材料也更易于使用,并且仍然具有相當好的纖維拉伸強度。

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      單向布
      單向布行業內也叫UD布,顧名思義,uni的意思是一個,所有的纖維都朝向相同的方向。這使單向(UD)織物具有一些高強度優勢。UD織物不是機織織物,沒有卷曲的交織的絲束。只有高度取向連續的纖維可以增加強度和剛度。 另一個好處是能夠通過調整鋪層角度和鋪層比例來控制制品強度。自行車車架使用單向布優化鋪層結構,從而調節性能就是一個很好的例子。車架必須在底部支架區域內保持剛度和剛度,將車手的動力傳遞給車輪,但車架還需要具有一定的柔韌性和柔韌性。使用單向布,您可以選擇碳纖維的精確方向以獲得所需的強度。

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      單向布的一個主要缺點是可操作性差。單向布往往在鋪層過程中很容易散開,因為它沒有交織的纖維將其固定在一起。如果纖維放置不正確,幾乎不可能再次正確地重新定位它們。單向布裁切也會引起問題。如果在切割特定地方有任何纖維拉起,那些松散的纖維會一直拉到整個布面。通常,如果選擇單向布進行鋪層,則將平紋、斜紋、緞紋編織織物用于第一層和最后一層,以幫助提高可加工性和零件耐久性。在中間層,則是用單向布精確控制整個部件的強度。

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