EN
Základní mechanické vlastnosti uhlíkového vlákna T700
Mez pevnosti v tahu a modul pružnosti: rozdíl uhlíkového vlákna T700 v nosné schopnosti
Dosahující působivé pevnosti v tahu a stejně působivého modulu pružnosti, uhlíkové kompozity z vláken T700 jsou schopny dosáhnout efektivní pevnosti v tahu 4 900 MPa a modulu pružnosti v tahu 230 GPa, čímž získávají výjimečnou nosnou schopnost. Vyváženost těchto vlastností umožňuje materiálům přenášet velké statické i dynamické zatížení bez trvalých strukturálních změn. Tato vyváženost je zvláště důležitá v leteckém a automobilovém průmyslu. Kompozity mají také vynikající odolnost proti cyklickým a statickým zatížením a opakovanému použití. Odolnost proti únavě je zvláště pozoruhodná – životnost materiálu T700 při únavovém namáhání je o 40 % vyšší než u mnoha hliníkových slitin. Kompozity překračují výjimečný poměr pevnosti k hmotnosti i odolnost proti únavě, přičemž výjimečná odolnost proti únavě patří mezi mnoho faktorů, které přispívají k překročení tohoto výjimečného poměru pevnosti k hmotnosti. Rychlost molekulárního uspořádání podporuje přenos napětí, čímž je zajištěno, že konstrukce nabývá nejvyšší možné pevnosti a bezpečnosti, a zároveň je navržena s nejvyšší možnou přesností.
Prodloužení při přetržení a deformace při porušení pod dynamickým a cyklickým zatížením
T700 má modul pouze 2,1 % za podmínek dynamického a cyklického zatížení a ještě menší modul přetržení pouze 1,0 %. Zkoušky kompozitů na bázi vlákna T700 podle normy ASTM D3479 ukázaly, že po 10⁶ cyklech zatížení vykazovaly kompozity výjimečnou únavovou odolnost s pouhým poklesem nosné schopnosti o 15 %. Kompozity s nejvyššími dynamickými a cyklickými nosnými schopnostmi používané v leteckém a automobilovém průmyslu obsahují vláknové kompozity, jejichž životnost při únavě je o 40 % vyšší než u součástí z hliníkových slitin. Kompozity také vykazují výjimečnou odolnost vůči křehkému a náhlému porušení.
Mezifázový a kompozitní výkon u uhlíkového vlákna T700
Mezivrstevní smyková pevnost a odolnost proti odštěpování (delaminaci) laminátů za vysokého napětí
Díky optimalizovanému povrchovému zpracování a velikostní úpravě dosahuje uhlíkové vlákno T700 mezního smykového napětí mezi vrstvami (ILSS) vyššího než 60 MPa, což odpovídá normě ASTM D2344. Rozhraní mezi vláknem a matricí vykazuje desetinásobné zlepšení v potlačování kritického selhání odštěpování (delaminace) u vysokozatížených vrstvených materiálů vystavených nárazu a únavě. Vrstvené materiály třídy pro letecký průmysl na bázi T700 vydrží 10⁶ zatěžovacích cyklů a zachovají více než 90 % původní hodnoty ILSS. Tím je chráněna vysokozatížená vrstvená struktura. Díky výkonu tohoto kompozitního materiálu se u nosných nosníků křídel letadel používajících vlákno T700 snížil výskyt napěťově podmíněného selhání vrstvení (delaminace) o 40 % ve srovnání s hliníkem.
Vazba mezi matricí a vláknem a udržení příčných vlastností u tkaninového typu víceosého namáhání
S pomocí technicky navrženého rozhraní vláken T700 je dosaženo zlepšeného spojení mezi matricí a vlákny při víceosých napětích (tah, tlak a torze) a zachování příčných vlastností. U kompozitních materiálů používaných pro tlakové nádoby pracující za vysoké teploty se tato výkonnost projevuje díky technologii spojování matrice a vláken a metodě sloučení vláken, a dále díky entropii obalových vláken, která omezuje ztrátu vnitřních vlastností vláken.
Aplikace za vysokého napětí pro uhlíková vlákna T700
Hřídele pohonu a rotující součásti
Úspora hmotnosti, uhlíková vlákna T700 a výkon ve srovnání s kovy.
Hřídele pro vysokorychlostní pohony pro automobilový, letecký a průmyslový průmysl. Uhlíkové vlákno T700 má vynikající únavovou odolnost, torzní tuhost a odolnost. Vysoký měrný modul zajišťuje uhlíkové hřídele. Ocelové hřídele jsou extrémně těžké, avšak umožňují prodloužení dojezdu na 6060–6120. Kovový pohonný hřídel může mít nižší rotační hmotnost a setrvačnost. Prodloužení dojezdu a úspora doby provozu ve spojení s dalšími podporami mohou zůstat v rámci několika provozních norem.
Tlakové nádoby a lopatky větrných turbín
Zlepšené služby uhlíkového vlákna T700 zvyšují životnost a bezpečnost v řadě aplikací.
Vysokokapacitní systémy pro skladování plynu a lopatky větrných turbín jsou úpravami z vláknových kompozitů. Lehké systémy pro stlačený plyn a dále vylepšené lopatky jsou vyrobeny z jádrových materiálů a hliníku. Odolnost vlákna T700 je extrémně nízká. Lopatky větrných turbín pro servisní použití z roku 2023 jsou vyrobeny ze skleněného samostříhajícího se materiálu a jsou extrémně lehké.
Významné systémy z vlákna T700 jsou uspořádány ve vrstvách.
Často kladené otázky
Jak se uhlíkové vlákno T700 porovnává s ocelí a jinými stavebními materiály?
Lepší poměr pevnosti v tahu k hmotnosti – více než pětkrát vyšší než u oceli – činí uhlíkové vlákno T700 optimálnější volbou pro materiál, který nabízí lepší odolnost proti únavě materiálu a větší flexibilitu návrhu při různé tloušťce.
Ve kterých hlavních průmyslových odvětvích se používá uhlíkové vlákno T700?
Díky snadné formovatelnosti, odolnosti proti únavě materiálu a vysoké pevnosti se uhlíkové vlákno T700 běžně používá v odvětvích větrné energie, leteckého a kosmického průmyslu, automobilovém průmyslu a při ukládání plynu za velmi vysokého tlaku.
Za jakých podmínek dosahuje uhlíkové vlákno T700 nejlepšího výkonu?
Odolnost proti únavě materiálu a výkon uhlíkového vlákna T700 při cyklickém zatížení jsou přibližně o 40 % lepší než u hliníku; při takovém zatížení ztratí T700 po 10⁶ cyklech pouze 15 % svého výkonu.
Proč se uhlíkové vlákno T700 používá při výrobě lopatek větrných turbín?
Trvanlivost T700 určená pro použití v aplikacích větrných elektráren je do jisté míry důležitá z hlediska výkonu v případě, že je nebezpečí poruchy blízko za podmínek vysoce dynamického zatížení, protože poskytuje mikroskopickou ochranu proti mikroprasklinám, které by zkrátily životnost lopatky na 25 % rychlosti šíření praskliny na čelním skle, a materiál ukazuje odolnost vůči korozi v nepříznivých krajinách.
Co činí T700 vhodným pro aplikace za vysokého tlaku?
S pevností v tahu 4900 MPa je T700 ideální pro výrobu tlakových nádob, protože při stejné hmotnosti převyšuje schopnost hliníku udržet vnitřní tlak třikrát.