Fibra karboni kundër aluminit

Fibra e karbonit po zëvendëson aluminin në një larmi aplikimesh në rritje dhe e ka bërë këtë për dekadat e fundit. Këto fibra janë të njohura për forcën dhe ngurtësinë e tyre të jashtëzakonshme dhe janë gjithashtu jashtëzakonisht të lehta. Fijet e fibrave të karbonit kombinohen me rrëshira të ndryshme për të krijuar materiale të përbëra. Këto materiale të përbëra përfitojnë nga vetitë e fibrës dhe rrëshirës. Ky artikull ofron një krahasim të vetive të fibrës së karbonit kundrejt aluminit, së bashku me disa të mirat dhe të këqijat e secilit material.

Fibra karboni kundrejt aluminit të matur

Më poshtë janë përkufizimet e vetive të ndryshme të përdorura për të krahasuar dy materialet:

Moduli i elasticitetit = "Ngurtësia" e një materiali. Raporti i stresit ndaj sforcimit për një material. Pjerrësia e kurbës së sforcimit kundër sforcimit për një material në rajonin e tij elastik.

Rezistenca përfundimtare në tërheqje = stresi maksimal që mund të përballojë një material përpara se të thyhet.

Dendësia = masa e materialit për njësi vëllimi.

Ngurtësia specifike = Moduli i elasticitetit i ndarë me densitetin e materialit. Përdoret për krahasimin e materialeve me dendësi të ndryshme.

Rezistenca specifike në tërheqje = Rezistenca në tërheqje e ndarë me densitetin e materialit.

Me këtë informacion në mendje, grafiku i mëposhtëm krahason fibrën e karbonit dhe aluminin.

Shënim: Shumë faktorë mund të ndikojnë në këto shifra. Këto janë përgjithësime; jo matje absolute. Për shembull, materiale të ndryshme të fibrave të karbonit janë të disponueshme me ngurtësi ose forcë më të lartë, shpesh me një kompensim në reduktimin e vetive të tjera.

Ky grafik tregon se fibra e karbonit ka një forcë tërheqëse specifike prej afërsisht 3.8 herë më të madhe se ajo e aluminit dhe një ngurtësi specifike prej 1.71 herë më shumë se ajo e aluminit.

Krahasimi i vetive termike të fibrës së karbonit dhe aluminit

Dy veti të tjera që tregojnë ndryshimet midis fibrës së karbonit dhe aluminit janë zgjerimi termik dhe përçueshmëria termike.

Zgjerimi termik përshkruan se si ndryshojnë dimensionet e një materiali kur ndryshojnë temperaturat.

Alumini ka afërsisht gjashtë herë zgjerimin termik të fibrës së karbonit.

Të mirat dhe të këqijat

Gjatë projektimit të materialeve dhe sistemeve të avancuara, inxhinierët duhet të përcaktojnë se cilat veti materiale janë më të rëndësishme për aplikime specifike. Kur ka rëndësi forca e lartë ndaj peshës ose ngurtësia e lartë ndaj peshës, fibra karboni është zgjedhja e qartë. Për sa i përket dizajnit strukturor, kur pesha e shtuar mund të shkurtojë ciklet e jetës ose të çojë në performancë të dobët, projektuesit duhet të shikojnë fibrat e karbonit si materialin më të mirë të ndërtimit. Kur qëndrueshmëria është thelbësore, fibra karboni kombinohet lehtësisht me materiale të tjera për të marrë karakteristikat e nevojshme.

Karakteristikat e zgjerimit termik të ulët të fibrës së karbonit janë një avantazh i rëndësishëm kur krijohen produkte që kërkojnë një shkallë të lartë saktësie dhe qëndrueshmëri dimensionale në kushtet ku temperaturat luhaten: pajisje optike, skaner 3D, teleskopë, etj.

Përdorimi i fibrave të karbonit ka gjithashtu disa disavantazhe. Fibra karboni nuk jep. Nën ngarkesë, fibra karboni do të përkulet, por nuk do të përputhet përgjithmonë me formën e re (elastike). Pasi të jetë tejkaluar forca e fundit në tërheqje e materialit të fibrës së karbonit, fibra e karbonit dështon papritur. Inxhinierët duhet ta kuptojnë këtë sjellje dhe të përfshijnë faktorë sigurie për ta marrë parasysh atë gjatë dizajnimit të produkteve. Pjesët e fibrave të karbonit janë gjithashtu dukshëm më të shtrenjta se alumini për shkak të kostos së lartë për të prodhuar fibër karboni dhe aftësisë dhe përvojës së madhe të përfshirë në krijimin e pjesëve të përbëra me cilësi të lartë.