Oglekļa šķiedra pret kevlāru: Pilnīgs ceļvedis par augstas veiktspējas materiāliem.

Vai jūs mēģināt izvēlēties starp oglekļa šķiedru un kevlāru? Vai jums ir nepieciešams izturīgs un viegls materiāls, bet nezināt, kurš no tiem ir labākais? Ja jums ir nepieciešami izturīgi materiāli, šie divi ir īpaši izcili. Taču tie darbojas dažādos veidos.

Šajā rokasgrāmatā mēs aplūkosim oglekļa šķiedra pret kevlāru un palīdzēs jums noskaidrot, ar ko katrs no tiem ir īpašs. Mēs parādīsim, no kā tie ir izgatavoti, cik spēcīgi tie ir un kur tie vislabāk darbojas. Beigās jūs zināsiet, kurš no tiem atbilst jūsu vajadzībām.

Kopsavilkums:

1. Kas ir oglekļa šķiedra?
2. Kas ir kevlārs?
3. Oglekļa šķiedra pret kevlāru: Galvenās atšķirības
4. Oglekļa šķiedras un kevlara izturības salīdzinājums
5. Kad izmantot oglekļa šķiedru
6. Kad lietot kevlaru
7. Oglekļa šķiedras un kevlara kompozīti
8. Oglekļa šķiedra vs kevlārs vs stikla šķiedra
9. Oglekļa šķiedras piklebola airi pret kevlara piklebola airi
10. Izmaksu salīdzinājums: Oglekļa šķiedra un kevlārs
11. Secinājums: Izvēle starp oglekļa šķiedru vai kevlāru

Kas ir oglekļa šķiedra?

Oglekļa šķiedra ir plāns pavediens, kas sastāv no oglekļa atomiem. Dabā tā nav sastopama. Cilvēki to izgatavo laboratorijā. Katrs šķiedras pavediens ir plānāks par cilvēka matu!

Problēma vairums materiālu ir vai nu izturīgi, vai arī viegli, bet ne abi. Ja jums ir nepieciešams kaut kas, kas nesaliecas vai nesalūst, tas bieži vien ir pārāk smags, lai to pārnēsātu.

Oglekļa šķiedra atrisina šo problēmu. Tā ir piecas reizes izturīgāks par tēraudu bet sver daudz mazāk. Tāpēc automašīnās, velosipēdos un lidmašīnās izmanto oglekļa šķiedras detaļas.

Lai oglekļa šķiedra darbotos, mēs to sajaucam ar sveķiem. Tādējādi iegūst cietu, stīvu materiālu, ko sauc par ar oglekļa šķiedru pastiprināts polimērs (CFRP).. Šis kompozītmateriāls ir tas, ko lielākā daļa cilvēku domā, kad saka "oglekļa šķiedra".

Svarīgākie fakti par oglekļa šķiedru:

• Tas ir ļoti stīvs un nav viegli saliekt.
• Tas ir ļoti viegls
• Tas nerūsē un nerūsē
• Tam ir gluds, melns izskats
• To izmanto kosmiskās aviācijas nozarē, sporta aprīkojumā un augstas klases automašīnās.

Kas ir kevlārs?

Kevlārs ir sintētiska šķiedra ar apbrīnojamu izturību. Uzņēmums DuPont to radīja 1965. gadā. Problēma bija atrast materiālu, kas varētu apturēt lodes, bet vienlaikus būtu pietiekami viegls, lai to varētu valkāt.

Kevlārs bija aizraujošs risinājums! Tā ir īpaša veida plastmasa, kas tiek savīta šķiedrās un pēc tam ieausta loksnēs vai audumā. Šis materiāls ir tik spēcīgs, ka spēj apturēt lodi, taču ir pietiekami viegls, lai to varētu valkāt kā vesti.

Svarīgākie fakti par kevlāru:

• Tā ir sintētiska šķiedra ar augstu stiepes izturību.
• Tas ir vislabāk pazīstams kā materiāls, ko izmanto bruņuvestēs.
• Tas var ievērojami izstiepties, nesalaužot
• Tam ir lieliska izturība pret nodilumu
• To izmanto aizsargapģērbos, ķiverēs un sporta precēs.

Kevlārs ir arī viegls un elastīgs, tāpēc tas ir ideāli piemērots priekšmetiem, kas jāpārvieto kopā ar jums. Kad nepieciešams materiāls, kas var izturēt triecienu un turpināt kustību, kevlārs ir izcils.

Oglekļa šķiedra pret kevlāru: Galvenās atšķirības

Aplūkojot oglekļa šķiedras un kevlara šķiedras atšķirības, redzam, ka katrai no tām ir unikālas stiprās puses. Apkoposim tās:

Galvenā atšķirība ir spēka pielietojums. Oglekļa šķiedra ir stingra un nesliežas. Kevlārs var saliekties un absorbēt triecienu, nesalūstot. Tāpēc oglekļa šķiedra ir lieliski piemērota rāmjiem un stingrām detaļām, bet kevlārs vislabāk aizsargā pret triecieniem.

Oglekļa šķiedras un kevlara izturības salīdzinājums

Kad mēs runājam par spēku, mums ir skaidri jāzina, kādu spēku mēs ar to saprotam. Gan oglekļa šķiedra, gan kevlārs ir neticami spēcīgi, taču dažādos veidos.

Oglekļa šķiedra:

• Neticami liela stingrība
• Nodrošina izcilu izturību pret lieci
• Augsta izturības un svara attiecība
• Labi darbojas kompresijas apstākļos

Kevlārs:

• apbrīnojama stiepes izturība (izturība pret izvilkšanu).
• Uzrāda izcilu triecienizturību
• Spēj absorbēt un sadalīt enerģiju
• Stiepjas pirms pārtraukuma

Oglekļa šķiedras pavediens var izturēt līdz pat 7 reizēm lielāku svaru nekā tāda paša izmēra tērauda stieple. Kevlara šķiedras stiepes izturība ir aptuveni 5 reizes lielāka nekā tērauda stiepes izturība pēc svara.

Taču šeit kļūst interesanti: oglekļa šķiedra var saplīst, ja tiek spēcīgi trāpīts, bet kevlārs absorbē triecienu. Tāpēc pielāgotas oglekļa šķiedras bieži tiek kombinēti ar kevlāru, lai radītu detaļas, kas ir gan stingras, gan triecienizturīgas.

Kad izmantot oglekļa šķiedru

Oglekļa šķiedra spīd daudzās situācijās. Tās stingrība un vieglais svars padara to ideāli piemērotu:

1. Sacīkšu un sporta aprīkojums

   • Velosipēdu rāmji
   • Tenisa raketes
   • Golfa nūjas
   • Oglekļa šķiedras pikbola airi (spēkam un kontrolei)

2. Aviācijas un kosmosa komponenti

   • Lidmašīnu konstrukcijas daļas
   • Satelītu komponenti
   • Dronu ķermeņi

3. Automobiļu daļas

   • Korpusa paneļi
   • Iekšējā apdare
   • Oglekļa šķiedras automašīnas izmantot šo materiālu, lai samazinātu svaru un palielinātu veiktspēju

4. Medicīniskās ierīces

   • Protezēšana
   • Rentgena iekārtas
   • Ķirurģiskie instrumenti

Oglekļa šķiedra ir vispiemērotākā, ja jums ir nepieciešams kaut kas, kas nemaz nesliežas un neelastas. Tās stingrība ļauj saglabāt precīzas formas, tāpēc to izmanto precīzām iekārtām.

Oglekļa šķiedras rūpniecība turpina attīstīties, jo arvien vairāk cilvēku redz, cik noderīgs ir šis materiāls. Tā pielietojums arvien paplašinās - no oglekļa šķiedras caurulēm līdz oglekļa šķiedras stieņiem.

Kad lietot kevlaru

Kevlara elastība un triecienizturība padara to par labāko izvēli:

1. Individuālā aizsardzība

   • Ložu necaurlaidīgas vestes
   • Ķiveres būvlaukumos
   • Ugunsdzēsēju tērpi vai ķiveres
   • Pret iegriezumiem izturīgi cimdi

2. Sporta preces

   • Kevlara pikbola airi (izturībai un sajūtām)
   • Kanoe un kajaki
   • Pārgājienu zābaki

3. Rūpnieciskie lietojumi

   • Bremžu kluči
   • Optiskās šķiedras kabeļi
   • Riepas

4. Jūras aprīkojums

   • Laivu korpusi
   • Buras
   • Virves

Kevlārs kopā ar oglekļa šķiedru tiek izmantots arī motociklistu aizsargapģērbos. Kevlārs absorbē triecienu, bet oglekļa šķiedra nodrošina struktūru.

Kevlārs ir piemērots materiāls, ja jums ir nepieciešams kaut kas, kas spēj izturēt triecienu, nesalūstot. Tā spēja absorbēt enerģiju padara to ideāli piemērotu aizsargaprīkojumam.

Oglekļa šķiedras un kevlara kompozīti

Kāpēc izvēlēties starp oglekļa šķiedru un kevlāru, ja var izmantot abus? Oglekļa šķiedra un kevlārs bieži tiek kombinēti, veidojot kompozītu, kas izmanto abu materiālu priekšrocības.

Problēma izmantojot tikai oglekļa šķiedru, ir tas, ka tā var saplaisāt trieciena ietekmē. Kevlara šķiedra vien var nebūt pietiekami stingra dažiem lietojumiem. Kad inženieri tās sajauc, rodas maģija!

Oglekļa šķiedra nodrošina stingrību un struktūru, bet kevlārs palielina triecienizturību un novērš katastrofālus bojājumus. Šī kombinācija tiek izmantota:

• Motociklu ķiveres
• Sacīkšu automobiļu virsbūves
• Lidmašīnu sastāvdaļas
• Augstas klases sporta aprīkojums

Hibrīda materiāls, kas pazīstams kā oglekļa kevlārs sniedz vislabāko no abām pasaulēm. Tas ir izturīgāks, izturīgāks un drošāks nekā jebkurš materiāls atsevišķi.

Tipisks oglekļa šķiedras un kevlāra kompozīts varētu būt no katra materiāla ar sveķiem, kas tos savieno kopā. Tādējādi tiek radīts materiāls ar unikālām priekšrocībām, kādas nav nevienai no sastāvdaļām atsevišķi.

Oglekļa šķiedra vs kevlārs vs stikla šķiedra

Apskatot augstas veiktspējas materiālus, līdzās oglekļa šķiedrai un kevlāram bieži tiek runāts arī par stikla šķiedru. Salīdzināsim visus trīs:

Stikla šķiedra ir pazīstama ilgāk nekā oglekļa šķiedra un kevlārs. Tas ir izgatavots no smalkām stikla šķiedrām, kas savītas kopā un iestrādātas sveķos. Lai gan tā nav tik stipra kā oglekļa šķiedra vai kevlārs, tā nodrošina labu veiktspēju par daudz zemāku cenu.

Atšķirības starp oglekļa šķiedru, kevlāru un stikla šķiedru nozīmē, ka katrai no tām ir sava vieta:

• Oglekļa šķiedra vislabāk darbojas stingrām, vieglām lietojumprogrammām.
• Kevlars pārsniedz triecienizturības un nodilumizturības rādītājus
• Stikla šķiedra piedāvā labu īpašību līdzsvaru par zemākām izmaksām.

Daudzi pielāgots kompozīts izstrādājumos faktiski tiek izmantota stikla un oglekļa šķiedru kombinācija, lai līdzsvarotu veiktspēju un izmaksas. Lielākajai daļai patēriņa preču šāda hibrīda pieeja ir lietderīgāka nekā tīras oglekļa šķiedras vai kevlara izmantošana.

Oglekļa šķiedras piklebola airi pret kevlara piklebola airi

Piklebols ir kļuvis ļoti populārs, un airi ir ļoti atkarīgi no materiāla, no kura ir izgatavots. Salīdzināsim oglekļa šķiedras piklebola airi ar kevlara piklebola airi:

Oglekļa šķiedras piklebola airi:

• Nodrošina izcilu jaudu un kontroli
• ir ļoti viegls
• Piedāvā stingru, elastīgu sajūtu
• minimāla elastība
• Piešķirt skaidru "pop" skaņu, kad trāpot

Kevlara piklebola airi:

• Labāk absorbē triecienus
• Nodrošināt labu pieskārienu mīkstajiem kadriem
• Ir vieglāki un ērtāki ilgstošai lietošanai
• mēdz būt klusāki
• Labāka izturība

Kurš ir labāks? Tas ir atkarīgs no jūsu spēles stila. Tīra oglekļa šķiedras airi ir pazīstami ar jaudu un precizitāti. Spēlētāji, kuri sit spēcīgi un vēlas maksimālu kontroli, bieži dod priekšroku tiem.

Kevlara pikbola airi nodrošina lielāku elastību un sajūtu. Tie bieži vien ir piemērotāki spēlētājiem, kuri augstu vērtē sitienus ar pieskārienu un vēlas mazināt rokas nogurumu.

Daudzi labākie airi patiesībā apvieno abus materiālus, izmantojot oglekļa šķiedru pamatstruktūrai un kevlāru vietās, kas tiek vairāk pakļautas pārmērīgai slodzei.

Izmaksu salīdzinājums: Oglekļa šķiedra un kevlārs

Gan oglekļa šķiedra, gan kevlārs ir augstākās kvalitātes materiāli, taču to cenas atšķiras:

Oglekļa šķiedra:

• Neapstrādātas oglekļa šķiedras cena $10-$24 par mārciņu
• Gatavie oglekļa šķiedras izstrādājumi maksā augstāku cenu
• Ražošana ir sarežģīta, un tai nepieciešamas specializētas iekārtas
• Ražošanas laikā var rasties daudz atkritumu

Kevlārs:

• Neapstrādāta kevlara cena $8-$15 par mārciņu
• Apstrāde ir nedaudz vienkāršāka nekā oglekļa šķiedras
• Izstrādājumi parasti ir lētāki nekā līdzīgi oglekļa šķiedras izstrādājumi.
• Daudzpusīgākas ražošanas metodes

Izmaksu atšķirība ir viens no iemesliem, kāpēc daudzi ražotāji izvēlas izmantot oglekļa šķiedru tikai tajos gadījumos, kad tās unikālās īpašības ir patiešām nepieciešamas. . oglekļa šķiedras motocikli un citos augstas veiktspējas lietojumos, papildu izmaksas ir tā vērtas, lai samazinātu svaru un stingrību.

Lielākajai daļai patēriņa preču hibrīda pieeja, izmantojot vairākus materiālus, bieži vien ir visizdevīgākā gan no veiktspējas, gan izmaksu viedokļa.

Secinājums: Izvēle starp oglekļa šķiedru vai kevlāru

Izvēloties starp oglekļa šķiedru un kevlāru, apsveriet, kādu problēmu vēlaties atrisināt:

• Nepieciešama maksimāla stingrība un minimāls svars? Izvēlieties oglekļa šķiedru.
• Nepieciešama triecienizturība un elastība? Izmantojiet kevlara aizsargkonstrukciju.
• Vēlaties labāko no abām pasaulēm? Meklējiet oglekļa šķiedras un kevlara kompozītmateriālus.

Abi materiāli ir ieguvuši savu vietu starp iespaidīgākajiem mūsu rīcībā esošajiem inženiertehniskajiem materiāliem. To augstais stiprības un svara attiecība padara tos ideāli piemērotus lietojumiem, kur svars ir svarīgs. To unikālās īpašības ir mainījušas nozares no sporta līdz kosmiskajai aviācijai.

Šeit ir īss kopsavilkums par to, ko esam uzzinājuši:

• Oglekļa šķiedra izceļas ar stingrību, svaru un izskatu.
• Kevlars izceļas ar triecienizturību, nodilumizturību un elastību.
• To apvienošana rada materiālus ar labākajām īpašībām no katras
• Stikla šķiedra piedāvā pieejamāku alternatīvu ar labām vispārējām īpašībām.
• Īpaši lietojumi piemēram, pikbola airi parāda, kā materiālu izvēle ietekmē veiktspēju.

Galvenie secinājumi:

• Oglekļa šķiedra ir 5 reizes izturīgāka par tēraudu, bet daudz vieglāka.
• Kevlārs var apturēt lodes, bet vienlaikus ir pietiekami viegls, lai to varētu valkāt.
• Atšķirības starp oglekļa šķiedru un kevlāru padara tās piemērotas dažādiem lietojumiem.
• Daudzos augstas veiktspējas produktos abi materiāli tiek izmantoti kopā.
• Jūsu īpašajām vajadzībām vajadzētu būt jūsu materiālu izvēles pamatā
• Pieņemot lēmumu, ņemiet vērā izmaksas, izturību, svaru un veiktspējas prasības.

Kā vadošais oglekļa rūpnīca, mēs saprotam katra materiāla unikālās priekšrocības. Neatkarīgi no tā, vai jums nepieciešamas oglekļa šķiedras detaļas, kevlāra detaļas vai abu materiālu kompozīti, pareizās izvēles izdarīšana sākas ar izpratni par to, kas katram materiālam ir īpašs.