कार्बन फाइबर बनाम एल्युमिनियम

कार्बन फाइबरले बढ्दो विभिन्न प्रकारका एप्लिकेसनहरूमा एल्युमिनियमलाई प्रतिस्थापन गर्दैछ र विगत केही दशकहरूदेखि त्यसो गर्दै आएको छ। यी फाइबरहरू तिनीहरूको असाधारण शक्ति र कठोरताका लागि चिनिन्छन् र अत्यन्त हल्का वजन पनि छन्। कार्बन फाइबर स्ट्र्यान्डहरू मिश्रित सामग्रीहरू सिर्जना गर्न विभिन्न रेजिनहरूसँग जोडिएका छन्। यी मिश्रित सामग्रीहरूले फाइबर र राल दुवैको गुणहरूको फाइदा लिन्छन्। यस लेखले कार्बन फाइबर बनाम एल्युमिनियमको गुणहरूको तुलना प्रदान गर्दछ, साथै प्रत्येक सामग्रीका केही फाइदाहरू र विपक्षहरू।

कार्बन फाइबर बनाम एल्युमिनियम मापन

तल दुई सामग्रीहरू तुलना गर्न प्रयोग गरिने विभिन्न गुणहरूको परिभाषाहरू छन्:

लोचको मोड्युलस = सामग्रीको "कठोरता"। सामग्रीको लागि तनाव र तनावको अनुपात। यसको लोचदार क्षेत्रमा सामग्रीको लागि तनाव बनाम स्ट्रेन कर्भको ढलान।

परम तन्य शक्ति = भाँच्नु अघि सामग्रीले सामना गर्न सक्ने अधिकतम तनाव।

घनत्व = सामग्रीको द्रव्यमान प्रति एकाइ भोल्युम।

विशिष्ट कठोरता = सामग्रीको घनत्व द्वारा विभाजित लोचको मोडुलस। भिन्न घनत्वहरूसँग सामग्री तुलना गर्न प्रयोग गरिन्छ।

विशिष्ट तन्य शक्ति = सामग्रीको घनत्व द्वारा विभाजित तन्य शक्ति।

यो जानकारीलाई ध्यानमा राखेर, निम्न चार्टले कार्बन फाइबर र एल्युमिनियमको तुलना गर्छ।

नोट: धेरै कारकहरूले यी संख्याहरूलाई असर गर्न सक्छ। यी सामान्यीकरणहरू हुन्; निरपेक्ष मापन होइन। उदाहरणका लागि, विभिन्न कार्बन फाइबर सामग्रीहरू उच्च कठोरता वा बलको साथ उपलब्ध छन्, प्रायः अन्य गुणहरूको कमीमा ट्रेड-अफको साथ।

यो चार्टले देखाउँछ कि कार्बन फाइबरसँग एल्युमिनियमको लगभग 3.8 गुणाको विशिष्ट तन्य शक्ति र एल्युमिनियमको 1.71 गुणाको विशिष्ट कठोरता छ।

कार्बन फाइबर र एल्युमिनियम को थर्मल गुण तुलना

कार्बन फाइबर र एल्युमिनियम बीचको भिन्नता देखाउने दुई थप गुणहरू थर्मल विस्तार र थर्मल चालकता हुन्।

थर्मल विस्तारले तापमान परिवर्तन हुँदा सामग्रीको आयाम कसरी परिवर्तन हुन्छ भनेर वर्णन गर्दछ।

एल्युमिनियममा कार्बन फाइबरको थर्मल विस्तार लगभग छ गुणा हुन्छ।

फाइदा र विपक्ष

उन्नत सामग्री र प्रणालीहरू डिजाइन गर्दा, ईन्जिनियरहरूले निश्चित अनुप्रयोगहरूको लागि कुन सामग्री गुणहरू सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण छन् भनेर निर्धारण गर्नुपर्छ। जब उच्च बल-देखि-तौल वा उच्च कठोरता-देखि-तौल मामिला हुन्छ, कार्बन फाइबर स्पष्ट छनोट हो। संरचनात्मक डिजाइनको सन्दर्भमा, जब थप वजनले जीवन चक्र छोटो पार्न सक्छ वा खराब प्रदर्शनको नेतृत्व गर्न सक्छ, डिजाइनरहरूले कार्बन फाइबरलाई राम्रो निर्माण सामग्रीको रूपमा हेर्नु पर्छ। जब कठोरता आवश्यक हुन्छ, कार्बन फाइबर सजिलैसँग आवश्यक विशेषताहरू प्राप्त गर्न अन्य सामग्रीहरूसँग जोडिन्छ।

कार्बन फाइबरको न्यून थर्मल विस्तार गुणहरू उत्पादनहरू सिर्जना गर्दा महत्त्वपूर्ण फाइदा हुन् जसलाई तापमानमा उतारचढाव हुने अवस्थाहरूमा उच्च परिशुद्धता, र आयामी स्थिरता चाहिन्छ: अप्टिकल उपकरणहरू, थ्रीडी स्क्यानरहरू, टेलिस्कोपहरू, इत्यादि।

कार्बन फाइबर प्रयोग गर्नका लागि केही बेफाइदाहरू पनि छन्। कार्बन फाइबर उत्पादन गर्दैन। लोड अन्तर्गत, कार्बन फाइबर झुक्नेछ तर स्थायी रूपमा नयाँ आकार (इलास्टिक) अनुरूप हुनेछैन। एक पटक कार्बन फाइबर सामग्रीको परम तन्य शक्ति नाघेपछि कार्बन फाइबर अचानक असफल हुन्छ। इन्जिनियरहरूले यो व्यवहार बुझ्नुपर्छ र उत्पादनहरू डिजाइन गर्दा यसको लागि खातामा सुरक्षा कारकहरू समावेश गर्नुपर्छ। कार्बन फाइबर उत्पादन गर्न उच्च लागत र उच्च गुणस्तरको कम्पोजिट भागहरू सिर्जना गर्न संलग्न उत्कृष्ट सीप र अनुभवका कारण कार्बन फाइबर पार्ट्सहरू पनि एल्युमिनियम भन्दा महँगो छन्।