Materiály z uhlíkových vlákien vykazujú výnimočný výkon v mnohých oblastiach. V porovnaní s tradičnými kovovými alebo plastovými výrobkami vykazujú výrobky z uhlíkových vlákien vynikajúce ľahké vlastnosti. Tí, ktorí sú oboznámení s výrobou uhlíkových vlákien, vedia, že výrobky z uhlíkových vlákien si vyžadujú integráciu s matricovými materiálmi počas výroby. Táto kombinácia môže viesť k delaminácii po výrobe. Tento článok skúma príčiny delaminácie vo výrobkoch z uhlíkových vlákien.
Proces výroby výrobkov z uhlíkových vlákien
Na pochopenie delaminácie je nevyhnutné preskúmať výrobný proces. Väčšina výrobkov z uhlíkových vlákien sa vyrába pomocoupredpregy z uhlíkových vlákien(vopred impregnované kompozitné materiály) na zabezpečenie účinnosti výroby.
Ako príklad vezmite dosky z uhlíkových vlákien:
Vystrihnite listy Prepreg tak, aby zodpovedali rozmerom dosky.
Vrstvte predpregové listy na pleseň.
Utesnite formu a vyliečite ju do vytvorenia zariadenia.
Vydajte vyliečenú dosku a vykonajte obrábanie.
Vrstvená povaha tohto procesu vo svojej podstate vytvára slabé medzifázové väzby. Napriek topánke živice a vytvrdzovaní pri vysokých teplotách zostávajú zvyškové interlaminárne napätia. Tieto napätia v kombinácii s obrábkovými silami často vyvolávajú delamináciu.
Príčiny delaminácie
1. Vrstvená štruktúra
Výrobky z uhlíkových vlákien sú vytvorené postupným vrstvením a vytvrdzovaním. Tým sa vytvára anizotropné vnútorné štruktúry (vlastnosti závislé od smeru) a materiálnu diskrétnosť. Pri mikroskopickom vyšetrení sa objavujú medzery alebo slabé rozhrania vlákien z živicových vlákien.
2. Defekty manuálneho vrstvenia
Manuálne vrstvenie často predstavuje medzery medzi plátkami Prepreg. Počas obrábania rezacie sily zhoršujú tieto medzery, čo vedie k oddeleniu vrstvy. Väčšie dutiny ďalej zvyšujú riziká delaminácie.
3. Problémy s riadením procesu
Nedostatočný tlak alebo teplota počas vytvrdzovania oslabuje väzbu na vlákna z živicových vlákien, čím vytvára riziká latentného delaminácie.
4. Koncentrácia stresu
Kompozity z uhlíkových vlákien vykazujú anizotropné reakcie stresu. Ovrovkové sily kolmé na vrstvy vlákien vytvárajú vnútorné napätia. Ak tieto napätia presahujú pevnosť väzby vlákien z živicových vlákien, dôjde k delaminácii a šíri sa pri trvalom zaťažení.
Záver
Delaminácia v výrobkoch z uhlíkových vlákien pramení z ich vrstveného výrobného procesu, manuálnych manipulácií s defektmi, procesnými nezrovnalosťami a anizotropným stresovým správaním. Riešenie týchto problémov si vyžaduje optimalizované techniky vrstvenia, presné ovládacie prvky procesu a pokročilé stratégie obrábania, aby sa minimalizovali interlaminarové slabosti.
