Țesătură aramidă: cum influențează orientarea fibrelor rezistență și procesarea

Un fir de para-aramid de 3,6 GPa este printre cele mai puternice fibre de armare disponibile, dar țesutul într-o țesătură strânsă cu țesătură simplă poate reduce rezistența sa efectivă la tracțiune la aproximativ două treimi din această valoare. Diferența dintre proprietățile fibrelor și proprietățile țesăturii nu este un defect - este rezultatul direct al orientării fibrelor și al geometriei țesăturii. Pentru inginerii care specifică armături cu aramid țesut, înțelegerea modului în care orientarea controlează rezistența și procesarea este pasul critic înainte de a alege un material.

Ce înseamnă de fapt orientarea fibrelor într-o țesătură de aramidă

Orientarea fibrelor într-o țesătură este direcția firelor de urzeală, care rulează la 0 grade de-a lungul lungimii rolei, și a firelor de bătătură, care se încrucișează la 90 de grade, în raport cu traseul de încărcare din piesa finită.

Spre deosebire de banda unidirecțională, o țesătură poartă întărire în două direcții în plan simultan. De aceea, aramidul țesut este specificat pentru căști, panouri balistice, scuturi de explozie și suporturi compozite care văd sarcinile din mai multe unghiuri. Dar structura în două direcții are un cost: fiecare fir de urzeală se încrucișează peste și sub fiecare fir de bătătură, formând o îndoire numită crimp. Moleculele de para-aramid sunt foarte aliniate de-a lungul axei fibrei, astfel încât fibra este puternică în tensiune, dar slabă la îndoire și compresie laterală. Prin urmare, sertizarea transferă pierderile reale de rezistență direct în țesătură. Pentru o comparație mai largă a claselor și aplicațiilor de țesături aramid, nostru ghid de țesătură aramidă acoperă întreaga gamă de proprietăți.

Urzeală și bătătură: puterea este direcțională

Țesătura aramidă este cea mai puternică atunci când sarcina este aliniată cu firele de urzeală sau bătătură și își pierde rapid rezistența atunci când sarcina este aplicată între aceste două axe.

Pentru o țesătură aramidă de 2/2 twill echilibrată, retenția tipică a rezistenței la tracțiune în raport cu direcția de urzeală urmează modelul de mai jos. Valoarea de 0 grade este normalizată la 100 la sută.

La 45 de grade, mai mult de 60 la sută din puterea aliniată dispare. Aceasta este cauza cea mai comună de defecțiune a laminatelor aramidă: inginerii dimensionează piesa din datele de tracțiune măsurate în direcția deformare, apoi supraestimează rigiditatea și rezistența în afara axei panoului.

Pentru un vas sub presiune, o carcasă de cască sau un braț de dronă, designul trebuie fie să orienteze fiecare strat, astfel încât sarcina principală să urmeze urzeală sau bătătură, fie să construiască un laminat cu 0/90 și plus/minus 45 de straturi pentru a acoperi întreaga sarcină.

Model de țesătură: sertizarea controlează translația rezistenței

Un model de țesătură mai strâns produce o sertizare mai mare, iar o sertizare mai mare scade procentul de rezistență la tracțiune a fibrei care ajunge la laminatul finit - o valoare numită eficiență de translație a rezistenței.

Modelul de țesătură este al doilea strat de control al orientării. Țesătură simplă (1/1) trece fiecare fir peste unul și sub unul, blocând structura rigid. Twill (2/2) plutește firele peste două vecine, iar satinul (4H) creează flotări lungi cu ondulare minimă. Compartimentul este consistent: sertizarea mai mică îmbunătățește translația rezistenței și drapabilitatea, dar slăbește stabilitatea suprafeței și rezistența la alunecare.

Cum schimbă orientarea tăierea, drapajul și umezirea cu rășină

Orientarea fibrelor și densitatea țesăturii determină modul în care țesătura aramidă se comportă în cele trei etape de producție în care se creează majoritatea deșeurilor: tăiere, întindere și infuzie de rășină.

• Tăiere. Firele de aramidă fibrilează sub forfecare, iar firele înclinate la intersecțiile țesăturii fac tăieturile curate mai grele decât în ​​țesătura de carbon. Cuțitele cu ultrasunete sau tăierea cu jet de apă produc margini curate; Frezele circulare cu vârf de carbură care funcționează cu viteză redusă funcționează și dacă lama este proaspătă.
• Draping. Pe o matriță cu curbă dublă, o țesătură simplă strânsă rezistă la forfecare în plan, astfel încât se încrețește în loc să se conformeze. Twill și satin permit rotirea firului în interiorul țesăturii, ceea ce permite stratului să se forfecă în forma matriței fără flambajul fibrei.
• Udarea. Rășina curge de-a lungul fasciculelor de fibre, iar fiecare intersecție a țesăturii este o potențială restricție de curgere. Țesătura simplă densă încetinește umezirea și poate reține aerul, în timp ce sarga sau satinul cu ondulare mai mică se udă mai repede și obține un conținut de goluri mai scăzut.

Selectarea materialului aramid potrivit pentru producție

Alegeți echilibrul de urzeală și bătătură și modelul de țesere pe baza cazului de încărcare dominantă și a procesului de producție - nu numai pe rezistența la rupere a fișei de date a fibrei.

Lucrați selecția în această ordine:

1. Definiți direcția de încărcare primară și orientați rola astfel încât firele de urzeală să se alinieze cu axa respectivă.
2. Selectați modelul de țesătură: uni pentru stabilitatea suprafeței, twill pentru rezistență și draperie echilibrate, satin pentru translație de rezistență maximă.
3. Verificați echilibrul urzeală-bătătură: 50/50 pentru răspunsul aproximativ izotrop sau rapoarte specializate pentru rigiditatea direcțională.
4. Potriviți greutatea și sertizarea cu sistemul de rășină: rășinile cu vâscozitate scăzută gestionează țesăturile dense mai bine decât adezivii de film.
5. Confirmați lățimea materialului, lungimea rolului și calitatea îmbinării cu furnizorul înainte de a cota piesa.

Pentru piesele care necesită atât duritatea aramidă, cât și rigiditatea carbonului, țesăturile hibride aramid-carbon plasează fiecare tip de fibră în același strat țesut, ceea ce simplifică controlul orientării în comparație cu stivuirea straturilor separate. Jiangyin Dongli New Materials Technology Co., Ltd. , un producător de compozite cu proces complet, cu o fabrică de 32.000 m2 și 10 linii de producție, furnizează țesături aramid și țesături hibride aramid-carbon în raporturi urzeală/bătătură controlate și lățimi personalizate. Echipa lor de ingineri poate potrivi modelul de țesătură cu procesul dumneavoastră de perfuzie sau prepreg.

Țesătură cu aramidă la temperatură înaltă pentru aranjamente rezistente la flacără Această țesătură para-aramidă sau meta-aramidă menține integritatea peste 200°C fără a se topi, oferind o crimpare controlată pentru o translație previzibilă a rezistenței. Se potrivește barierelor termice și armăturilor structurale în medii cu căldură ridicată. Vizualizare produs →

Pentru straturile la temperaturi ridicate și rezistente la flacără, aceeași fabrică produce țesături cu aramid în intervale de sertizare controlate, ceea ce face ca translația rezistenței să fie previzibilă de la rolă la rolă.

Țesătură hibridă aramidă-carbon în 3K uni și twill Combinând duritatea aramidei cu rigiditatea carbonului într-un singur strat țesut, această țesătură hibridă îmbunătățește rezistența la impact și performanța la temperaturi înalte. Variantele sale simple sau twill permit ajustări ale modulului de acoperire și modul, ideale pentru piese aerospațiale și auto. Vizualizare produs →

Verificați sertizarea și greutatea suprafeței în raport cu permisiunile de proiectare înainte de a comanda volume mari. O schimbare de la twill la satin la aceeași greutate suprafață poate schimba modulul laminatului cu 5 până la 10 la sută, în timp ce îmbunătățește drapabilitatea - și această schimbare valorează, de obicei, mai mult decât o mică schimbare a gradului de fibre.

Întrebări frecvente