Project

متر کالگولار تیبریوس

summary

پلیمرهای تقویت شده با فیبر کربن (انگلیسی آمریکایی)، پلیمرهای تقویت شده با فیبر کربن (انگلیسی مشترک المنافع)، پلاستیک های تقویت شده با فیبر کربن، ترموپلاستیک تقویت شده با فیبر کربن (CFRP، CRP، CFRTP)، همچنین به عنوان فیبر کربن، کامپوزیت کربن شناخته می شود. یا فقط کربن، پلاستیک های بسیار قوی و سبک تقویت شده با الیاف هستند که حاوی الیاف کربن هستند. تولید CFRP ها می تواند گران باشد، اما معمولاً در هر جایی که نسبت استحکام به وزن و سختی (سفتی) بالا مورد نیاز است، مانند هوافضا، سازه های فوق العاده کشتی ها، خودروسازی، مهندسی عمران، تجهیزات ورزشی، و تعداد فزاینده ای از مصرف کنندگان و ... استفاده می شود. کاربردهای فنی.[1]

Detailed explanation

Description

چقرمگی شکست پلاستیک های تقویت شده با فیبر کربن توسط مکانیسم های زیر کنترل می شود: 1) جدا شدن بین فیبر کربن و ماتریس پلیمری، 2) بیرون کشیدن الیاف، و 3) لایه لایه شدن بین صفحات CFRP.[5] CFRP های معمولی مبتنی بر اپوکسی عملاً هیچ انعطاف پذیری ندارند و کمتر از 0.5 درصد کرنش به شکست دارند. اگرچه CFRP با اپوکسی دارای استحکام بالا و مدول الاستیک هستند، مکانیک شکست ترد چالش‌های منحصر به فردی را برای مهندسان در تشخیص شکست ایجاد می‌کند، زیرا شکست به طور فاجعه‌باری رخ می‌دهد.[5] به این ترتیب، تلاش‌های اخیر برای مقاوم‌سازی CFRP‌ها شامل اصلاح مواد اپوکسی موجود و یافتن ماتریس پلیمری جایگزین است. یکی از این مواد با نوید بالا، PEEK است که درجه چقرمگی بیشتری را با مدول الاستیک و استحکام کششی مشابه نشان می‌دهد.[5] با این حال، پردازش PEEK بسیار دشوارتر و گران‌تر است.[5]

{\displaystyle E_{c}=\left({\frac {V_{m}}{E_{m}}}+{\frac {V_{f}}{E_{f}}}\right)^{-1}}

علیرغم نسبت استحکام به وزن اولیه بالا، محدودیت طراحی CFRP عدم وجود حد خستگی قابل تعریف آن است. این بدان معناست که از نظر تئوری نمی توان شکست چرخه استرس را رد کرد. در حالی که فولاد و بسیاری دیگر از فلزات و آلیاژهای ساختاری دارای محدودیت‌های خستگی یا استقامت قابل تخمینی هستند، حالت‌های شکست پیچیده کامپوزیت‌ها به این معنی است که پیش‌بینی و طراحی ویژگی‌های شکست خستگی CFRP دشوار است. در نتیجه، هنگام استفاده از CFRP برای کاربردهای بارگذاری چرخه‌ای بحرانی، مهندسان ممکن است نیاز به طراحی در حاشیه‌های ایمنی قابل‌توجه داشته باشند تا قابلیت اطمینان قطعه مناسب را در طول عمر مفید آن فراهم کنند.

اثرات زیست محیطی مانند دما و رطوبت می تواند تأثیرات عمیقی بر کامپوزیت های مبتنی بر پلیمر از جمله بیشتر CFRP ها داشته باشد. در حالی که CFRP ها مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی نشان می دهند، اثر رطوبت در دامنه های وسیع دما می تواند منجر به تخریب خواص مکانیکی CFRP، به ویژه در رابط ماتریس-الیاف شود.[6] در حالی که الیاف کربن خود تحت تأثیر رطوبت منتشر شده در مواد قرار نمی گیرند، رطوبت ماتریس پلیمری را پلاستیک می کند.[5] این منجر به تغییرات قابل توجهی در خواصی شد که عمدتاً تحت تأثیر ماتریس در CFRPها هستند مانند خواص فشاری، برشی بین لایه‌ای و ضربه. ماتریس اپوکسی مورد استفاده برای تیغه‌های فن موتور به گونه‌ای طراحی شده است که در برابر سوخت جت، روغن‌کاری و آب باران غیرقابل نفوذ باشد و رنگ خارجی بر روی قطعات کامپوزیت اعمال می‌شود تا آسیب ناشی از نور فرابنفش به حداقل برسد.

الیاف کربن می توانند باعث خوردگی گالوانیکی شوند که قطعات CRP به آلومینیوم یا فولاد ملایم متصل شوند اما به فولاد ضد زنگ یا تیتانیوم متصل نمی شوند.

ماشینکاری پلاستیک های تقویت شده با فیبر کربن بسیار سخت است و باعث سایش قابل توجه ابزار می شود. سایش ابزار در ماشینکاری CFRP به جهت گیری فیبر و شرایط ماشینکاری فرآیند برش بستگی دارد. برای کاهش سایش ابزار، انواع مختلفی از ابزارهای پوشش داده شده در ماشینکاری CFRP و CFRP-metal stack استفاده می شود.