Perché la fibra di carbonio T700 è adatta per applicazioni ad alta sollecitazione?

Proprietà meccaniche fondamentali della fibra di carbonio T700

Resistenza a trazione e modulo elastico: la differenza della fibra di carbonio T700 nelle capacità portanti

Raggiungendo un'impressionante resistenza a trazione e un modulo altrettanto impressionante, il composito in fibra di carbonio T700 è in grado di raggiungere una resistenza a trazione efficace di 4.900 MPa e un modulo di trazione di 230 GPa, con conseguente notevole capacità portante. L’equilibrio tra queste caratteristiche consente al materiale di sopportare carichi statici e dinamici elevati senza subire deformazioni strutturali permanenti. Tale equilibrio è particolarmente importante nei settori aerospaziale e automobilistico. I compositi presentano inoltre un’eccellente resistenza ai carichi ciclici e statici e all’uso ripetuto. La resistenza alla fatica è particolarmente elevata: la vita a fatica del T700 è superiore del 40% rispetto a quella di molte leghe di alluminio. I compositi superano un rapporto resistenza-peso eccezionale e una resistenza alla fatica altrettanto notevole; quest’ultima rappresenta infatti uno dei molti fattori che contribuiscono al superamento di tale rapporto resistenza-peso. La velocità di allineamento molecolare favorisce la distribuzione dello sforzo, garantendo che il progetto raggiunga il massimo livello di resistenza e sicurezza, nonché il massimo livello di affidabilità.

Allungamento alla rottura e comportamento di sforzo al fallimento sotto carico dinamico e ciclico

Il T700 ha un modulo di rottura di soli 2,1% sotto carico dinamico e ciclico e presenta un modulo di rottura ancora più piccolo, pari a soli 1,0%. Le prove effettuate sui compositi T700 secondo la norma ASTM D3479 hanno dimostrato che, dopo 106 cicli di carico, i compositi hanno mostrato una resistenza alla fatica impressionante con una diminuzione della capacità di guasto del 15% soltanto. I compositi di qualità per la capacità di carico dinamica e ciclica utilizzati nell'industria aerospaziale e automobilistica hanno fibre composite che mostrano un'impressionante durata di stanchezza del 40% rispetto ai componenti in lega di alluminio. I materiali compositi hanno anche una resistenza impressionante al fragilità e al collasso improvviso.

Performance interfacciale e a livello composito della fibra di carbonio T700

Resistenza al taglio interlaminar e resistenza alla delaminazione dei laminati ad alto stress

Grazie al trattamento superficiale e all’agenti di finitura ottimizzati, la fibra di carbonio T700 raggiunge una resistenza al taglio interlaminare (ILSS) superiore a 60 MPa, conforme alla norma ASTM D2344. L’interfaccia tra fibra e matrice presenta un miglioramento di un ordine di grandezza nell’inibizione del fenomeno critico di delaminazione nei laminati soggetti ad elevati livelli di sollecitazione, impatto e fatica. I laminati aerospaziali basati su T700 possono sopportare 10^6 cicli di carico mantenendo oltre il 90% dell’originale resistenza al taglio interlaminare (ILSS), proteggendo così gli strati soggetti a elevate sollecitazioni. Grazie alle prestazioni del composito, le ali degli aeromobili con longheroni realizzati in T700 presentano una riduzione del 40% dell’incidenza di guasti da delaminazione legati alle sollecitazioni rispetto a quelli in alluminio.

Legame tra matrice e fibra e mantenimento delle proprietà trasversali sotto sollecitazione multiaxiale di tipo tessuto

Con l'ausilio dell'interfaccia ingegnerizzata del T700s, si ottiene un migliorato legame matrice-fibra per tipi di sollecitazione multiasse (trazione, compressione e torsione) e una migliore conservazione delle proprietà trasversali. Per quanto riguarda i materiali compositi utilizzati per recipienti a pressione e temperatura, le prestazioni derivano dalla tecnologia di legame matrice-fibra e dal metodo di fusione delle fibre, oltre che dall’entropia delle fibre della guaina, che limita la perdita delle proprietà intrinseche delle fibre.

Applicazioni ad alta sollecitazione per fibra di carbonio T700

Alberi di trasmissione e componenti rotanti

Risparmio di peso, fibra di carbonio T700 e prestazioni rispetto ai metalli.

Alberi di trasmissione ad alta velocità per applicazioni automobilistiche, aerospaziali e industriali. La fibra di carbonio T700 offre un’eccellente resistenza alla fatica e una notevole rigidità torsionale. L’elevato modulo specifico mantiene le caratteristiche degli alberi di trasmissione in fibra di carbonio. Gli alberi di trasmissione in acciaio sono estremamente pesanti, ma possono consentire un ulteriore spostamento compreso tra 6060 e 6120. Un albero di trasmissione metallico può presentare un peso rotazionale e un’inerzia inferiori. L’ulteriore spostamento e il risparmio di durata, in combinazione con altri supporti, possono rimanere entro diversi standard operativi.

Recipiente a pressione e pale di turbine eoliche

La fibra di carbonio T700 potenziata migliora la durata e la sicurezza in diverse applicazioni.

I sistemi ad alta capacità di stoccaggio di gas e le pale di turbine eoliche sono realizzati con compositi fibrosi. I sistemi leggeri per gas compressi e le pale, progettate per migliorarne ulteriormente l’impiego, sono costituite da anima centrale e alluminio. La resistenza della T700 è estremamente bassa. Le pale per turbine eoliche del servizio 2023 sono realizzate in vetro autorafforzante ed estremamente leggere.

I sistemi in fibra T700 sono impilati in modo consistente.

Domande frequenti

In che modo la fibra di carbonio T700 si confronta con l'acciaio e altri materiali da costruzione?

Un rapporto resistenza/peso superiore di oltre cinque volte rispetto all'acciaio rende la fibra di carbonio T700 una scelta più ottimale per materiali che offrono una migliore resistenza alla fatica e una maggiore flessibilità progettuale in caso di variazioni di spessore.

Quali sono i principali settori industriali che utilizzano la fibra di carbonio T700?

Grazie alla facilità di lavorazione, alla resistenza alla fatica e alla elevata resistenza meccanica, i settori industriali che ricorrono comunemente alla fibra di carbonio T700 sono quelli dell'energia eolica, aerospaziale, automobilistico e dello stoccaggio di gas ad altissima pressione.

In quali condizioni la T700 mostra le prestazioni migliori?

La resistenza alla fatica e le prestazioni della T700 sotto carico ciclico sono circa il 40% superiori rispetto all'alluminio e la T700 perde soltanto il 15% delle proprie prestazioni dopo 10^6 cicli di carico.

Perché utilizzare la T700 nella costruzione delle pale delle turbine eoliche?

La durabilità del T700, utilizzato nelle applicazioni per turbine eoliche, riveste un certo grado di importanza in termini di prestazioni quando il guasto è imminente in condizioni di carico altamente dinamico, poiché fornisce una protezione microscopica contro le microfessurazioni che ridurrebbero la durata della pala a un quarto rispetto alla propagazione di una crepa sul parabrezza; inoltre, il materiale mostra resistenza alla corrosione anche in ambienti sfavorevoli.

Che cosa rende il T700 adatto alle applicazioni ad alta pressione?

Con una resistenza a trazione di 4900 MPa, il T700 è ideale per la costruzione di recipienti in pressione, poiché può sopportare una pressione interna tre volte superiore rispetto all’alluminio, a parità di peso tra alluminio e T700.