当了解碳纤维增强塑料复合材料时,许多人将具有碳纤维质地的产品视为一感觉,即它们具有时尚感和技术感。因此,有许多追求碳纤维质地外观的产品。淘宝上出现的碳纤维贴纸是碳纤维贴纸。这是一个印有碳纤维质感的贴纸,与碳纤维无关。然而,使用碳纤维图案作为装饰是过分的。今天,我们将讨论制造碳纤维复合产品的不同碳纤维质地之间的差异。
碳纤维在复合材料中起承重作用,作用在CFRP复合材料上的外力将通过塑料传递到碳纤维。因此,对CFRP复合材料的损坏需要首先破坏碳纤维。然后,对碳纤维的损害基本上有两种。一种是平行于碳纤维方向的拉力,它将使碳纤维断裂,因此要求碳纤维具有更高的抗拉强度。另一个是剪切力。该力垂直于碳纤维的方向,这要求碳纤维具有高剪切强度。不幸的是,所有碳纤维供应商的产品性能参数栏中都没有表达碳纤维的剪切强度。这是因为首先,碳纤维的剪切强度非常小。另一方面,碳纤维本身是直径小的一维材料。碳纤维产品上的任何剪切力都可以分解为碳纤维在不同方向上的拉伸力。
以此理念,在设计复合产品的过程中,尽可能地了解产品的受力,然后有针对性地优化产品的纤维排列方向,使外力作用于碳纤维上。复合材料可以尽可能地分解。碳纤维在方向上的抗拉强度,因为高抗拉强度是碳纤维的较大优点,所以尽量用自己的强度来攻击对方。二维机织织物是制造碳纤维复合材料和预浸料的原料,也是优化纤维排列方向的基础。然后,了解不同的碳纤维布织造方向将有助于碳纤维复合材料产品的设计。
(1)平纹编织布,平纹编织布的特征是经纱和纬纱被一一交织。也就是说,经纱和纬纱是隔行交织的,因此交织点的数量较多,这使织物坚固,耐磨,坚硬和光滑,但弹性较小,平均光泽。平纹织物的密度不能太高,更轻和更耐用。良好的研磨性,良好的透气性,均匀的布料表面以及相同的正面和背面。由于该碳纤维布的纤维束始终处于上下状态,因此纤维的弯曲点更多,并且在拉伸过程中伸长率更高。同时,由于两根相邻的经纱和两根相邻的纬纱的交织点的位置,纤维束的滑动导致出现眼孔。平织也有许多变体,例如12K经纱和1K纬纱的混编。由于纤维束在经线和纬线方向上的反射光不同,因此可以像棋盘一样以格子状观察到平纹纤维布。
(2)斜纹编织布。斜纹编编织布具有与纤维束的排列方向成一定角度的对角线图案。在该图案方向上没有纤维束,但是由于纤维束的经编和纬编过程,经纱或纬纱纤维束跳过了用于编织的两根纬纱或经纱。即,纤维束的顶部和底部的编织频率降低,纤维束的浮动长度增加,并且同时,两个相邻的纤维束错开一个编织位置。这导致斜纹编织织物的斜图案特征。这种斜纹外观具有很强的三维效果,可用于制造汽车改装产品,例如面板,引擎盖,排气管等。
(3)缎纹编织布,缎纹编织布具有独立的,不连续的经纱编织点(或纬纱编织点),它们在组织周期中规则且均匀地分布。这种编织称为缎纹。它的特点是更长的经纱(或纬纱)浮线和更少的交织点。尽管它们形成对角线,但它们不是连续的,并且彼此之间的距离是规则且均匀的。这种纤维布结构称为缎纹编织。缎纹纤维布的经纱和纬纱每三根线至少交织一次,因此这种编织结构使织物密度更高,纤维布更厚。这种缎面纤维布表面光滑均匀,质地柔软,有光泽或稍有纹理。这种纤维布的强度低于平纹和斜纹编织的强度。
由于碳纤维束的弯曲和其他纤维束的影响,这三种编织形式在碳纤维布的强度上有所不同,并且碳纤维布的强度将具有拉力,撕裂力,破裂力,弯曲力等也是可变的。不同的编织方法存在差异。一般而言,碳纤维束在排列方向上的拉伸强度与纤维强度和纤维摩擦有关。在不同于纤维束的方向上的张力与纤维的编织形式具有更大的关系。一方面,该拉力可以分为沿纤维的平行方向和垂直方向的力。平行方向上的力需要纤维的强度。高,垂直方向上的力与编织形式对纤维束的抵抗力有关。