EN
T700 көміртекті талшығының негізгі мәселелері: созылу беріктігінің стандарттары мен айнымалылығы
4 900 МПа мәнінің және ASTM D4018/ISO 10618 сәйкестігінің маңызы
Т700 көміртекті талшықтың созылу беріктігі 4900 МПа құрайды және ол ISO 10618 мен ASTM D4018 стандарттарына сәйкес деформация жылдамдығы бойынша сынақтарға сәйкес келеді. Соңғы созылу сынақтары — бұл деформация жылдамдығына тәуелсіз және сондықтан қайталанымды сынақтар, олар 0,5%/мин-нен аз орын ауыстырумен жүргізіледі. Созылу беріктігін растау үшін статистикалық таңдау түрі қажет, оның ауытқу коэффициенті 8%-дан аз болуы керек. Бұл талшықтың біркелкілігінің жақсы көрсеткіші болып табылады. Бұл базалық беріктік аэроғарыш саласындағы қысым ыдыстары үшін маңызды. Осы құрылымдар қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін дағдылы болуы керек.
Шынайы әлемдегі мысалдар мен шектеулер: Вейбулл статистикасы, талшық ақауларының таралуы және байламдық кернеудің берілу шектеулері
T700 композиттерінің толық созылу беріктігі 4900 МПа болмауының үш шектеуі бар. Біріншіден, кернеу әсер ететін аймақтың көлемі үлкен болғандықтан, онда микроскопиялық трещиналар көп болады; бұл трещиналар — потенциалды сынғыш беттер болып табылады және Вейбулл статистикасының нәтижесі болып табылады. Екіншіден, осы трещиналардың кездейсоқ таралуы материалдың көлемінде әлсіз аймақтарды пайда етеді, олар ерте қиратылуға әкеледі. Үшіншіден, аралық қабаттағы қысымдың әсерінен талшықтар бұршағында кернеудің біркелкі емес таралуы байқалады, сондықтан соңғы жүктеменің 85%-ынан аса кернеудің тиімді тасымалдануы болмайды, бұл жүктеменің біркелкі емес таралуына әкеледі. Бұл — композиттің әрекеті мен талшықтың қасиеттері арасындағы айырым, сондықтан өнеркәсіптік көпқабатты композиттердің көпшілігі 3300–3900 МПа аралығындағы созылу беріктігін қамтамасыз етеді.
Т700 көміртекті талшықтың созылу қасиеттерін алдыңғы қатарлы дәлдікпен жасалған өндіріс арқылы оптимизациялау
Талшықтың беріктігін сақтау үшін талшықтардың бағытын реттеу және бұрмаланбаған талшықтарды өңдеу әдістерін қолдану
T700 материалының беріктігін сақтау үшін талшықтардың бағытын сақтау өте маңызды. Талшықтардың бағытталуы өте маңызды, себебі 3 градустан асатын кез келген бағытталу паразиттік жанама керілулерді туғызады және композиттің созылу беріктігін 30%-дан астамымен төмендетеді. Нөлдік бұралулы тоу (zero-twist tow) өңдеу кезінде микрожарылыстардың пайда болуын болдырмауға мүмкіндік береді, соның ішінде шпулькалау мен қабаттау операциялары кезінде де. Бұл 1,5 мкм-ден асатын беттік ақаулардың болуы жеке талшықтың беріктігін 40%-ға дейін төмендететінін көрсеткен сынық механикасы бойынша жүргізілген зерттеудің нәтижесіне сүйеніп, әлдеқайда маңызды. Қазіргі заманғы автоматтандырылған оптикалық бағыттау жүйелері 0,5°-тан кем бағытталуды қамтамасыз етеді, бұл талшық-резина шекарасындағы керілу концентрациясын қатты төмендетеді және созылу беріктігін мақсатты номиналды мәнге – 4900 МПа-ға жеткізуге мүмкіндік береді.
Препрегтің орналасу дәлдігі мен вакуум мен автоклав қысымын реттеу 0,5 пайыздан аз көпшілік (бос) көлемін қамтамасыз етеді.
Көпшілік (бос) көлемі әлі де тартылу беріктігін шектейтін негізгі өндірістік ақаулық болып табылады. Егер көпшілік көлемі 1 пайыздан асса, онда көпшіліктің шекарасындағы кернеудің күшейуі салдарынан композиттік қабаттың беріктігі 25 пайызға төмендейді. 0,5 пайыздан аз көпшілік көлемін қамтамасыз ету үшін қатаң технологиялық процесті реттеу қажет: оның ішінде 0,1 мм-ден аз орындалу дәлдігін қамтамасыз ететін роботттық орналастыру, құрамындағы ауаны шығару үшін көпсатылы вакуумдық протоколдар және эпоксидті смоланың тұтқырлығына қарай таңдалған автоклав қысымы (әдетте әуе-ғарыш саласына арналған эпоксидтер үшін 80–100 psi). 2023 жылы Материалдар мен өндіріс процестерін дамыту қоғамы (SAMPE) жүргізген зерттеу күйдіру кезінде қысымды реттеп өсуін қолданудың көпшілік көлемін 63 пайызға азайтатынын көрсетті, және бір
T700 көміртекті талшықтың толық беріктігін пайдалану үшін шайыр-аралық бетті оптимизациялау
T700 көміртекті талшықпен күшейтілген композиттер ең кең таралған көміртекті талшықты композиттер болып табылады. Дегенмен, олардың бірнеше шектеулері бар. Шайырды оптимизациялау T700 көміртекті талшықты композиттердің толық беріктігін пайдалануға кепілдік береді.
Күйдірілген смолалар байланыс бүтіндігін сақтау үшін 2% -тан кем ылғал сіңіруі тиіс. Көлденең трещиналарды азайтудың шешімі — қабық-ядро резеңке бөлшектері. Бұл микротрещиналар матрицаның бүтіндігін сақтайды және созылу жүктемелерін сіңіреді, осылайша байланыс бүтіндігін қамтамасыз етеді. Аралық беттік созылу беріктігі смола модульдерімен сыналады. Смоланың оптималды модулі 3–4 ГПа құрайды, бұл T700 көміртегі талшықтарының модуліне тең, сондықтан жүктемелерді тиімді тартуға және матрица зақымдануын болдырмауға көмектеседі. Егер матрица смоласының модулі T700 көміртегі талшықтарының модуліне тең болса, талшықтар жүктемелерді матрица смоласына тиімдірек таратады. Күйдірілген смола талшықтарға жабысуын қамтамасыз ету үшін беріктендіргіш аралық беттік модификаторларды қолдануы тиіс.
T700S талшықтарының сынған кездегі созылуы 1,7%. T700G-нің сынған кездегі созылуы 1,5%. 0,2% айырымы микротрещиналар мен шекаралық тұрақтылық үшін маңызды. Шекаралық жанасу беріктігін оптималдау үшін T700G үшін матрицалық смола өте икемді және басқа бір-бірімен байланысқан болуы керек. T700S үшін де шекаралық адгезияны қамтамасыз ету үшін беріктеушілер қажет.
Тексеру және өндірістік бақылау: T700 көміртекті талшықтардың тұрақтылығын қамтамасыз ету
T700 композиттері үшін қажетті сенімділік және созылу көрсеткіштерін қамтамасыз ету көп деңгейлі тексеру шаралары арқылы іске асады. T700 температура, ылғалдылық және қысым параметрлерін онлайн бақылау мен реттеу арқылы экологиялық тұрақсыздыққа байланысты ақауларды дамыту мақсатында өндіріледі. Ішкі тұтастық компоненттердің зақымданбаған сынақтары арқылы бағаланады. Өндіріс қабілеті статистикалық бақылау диаграммалары мен Вейбуллдың беріктік деректері бойынша бағаланады. Бұл тәсіл әрбір партиядағы ақаулар деңгейін 0,3% немесе одан төмен ұстайды. Томдардың дәл орналасуы автоматтандырылған композициялық жүйелермен интеграцияланған. Сонымен қатар, смола мен құрылымдық тұтастық нақты уақыт режиміндегі аналитикалық және басқару жүйелеріне қызмет етеді. Бұл тәсіл аэроғарыш және жоғары өнімділікті автомобиль өнеркәсібінің қажеттіліктеріне жауап беру үшін T700 композиттерінің созылу беріктігін 4900 МПа-ға жеткізу мақсатын көздейді. Сапа кепілдігі аяқталған өнімнің құжаттамасы мен шикізат орналасуының сертификатталуы арқылы толық қамтамасыз етіледі.
Жиі қойылатын сұрақтар
Т700 көміртекті талшығының номиналды созылу беріктігі қандай?
Т700 көміртекті талшығы үшін номиналды созылу беріктігі 4900 МПа деп орнатылған. Бұл ASTM D4018 және ISO 10618 стандарттары бойынша сынақтармен расталады.
Композиттің нақты беріктігі Т700-нің номиналды созылу беріктігінен төмен болуының негізгі себептері қандай?
Композиттің нақты беріктігінің төмен болуының негізгі себептері — шектеулі кернеу берілу механизмдері, сонымен қатар жүктемені бөлу әсерінің төмендігі мен талшықтардағы ақаулар.
Талшықтардың бағытталуы және бағытталмауы қандай әсер етеді?
Талшықтардың бағытталуы өте маңызды, өйткені композиттің созылу қасиеттері 3 градусқа ауытқуға байланысты 30%-ға дейін төмендейді.
Композиттерде көпіршіктердің мөлшерін азайтатын қандай өндірістік процестер бар?
Беріктікті және тұрақтылықты арттыру үшін роботттық қабаттау, баспалдақты вакуум және бақыланатын автоклав қысымының градиенттері сияқты процестер 0,5%-дан кем көпіршіктердің мөлшерін қамтамасыз етеді.
Т700S және Т700G талшықтарының айырмашылығы қандай?
T700S талшықтары сынғанда ұзаруы жоғары (1,7% — T700G үшін 1,5%). Бұл арқылы циклдық жүктеме кезіндегі шекаралық тұрақтылық жақсарып, циклдық қажылу өмірі ұзарады.