Nyuzi za kaboni zinachukua nafasi ya alumini katika aina mbalimbali za matumizi na imekuwa ikifanya hivyo kwa miongo michache iliyopita. Nyuzi hizi zinajulikana kwa nguvu zao za kipekee na ugumu na pia ni nyepesi sana. Kamba za nyuzi za kaboni zimeunganishwa na resini mbalimbali ili kuunda vifaa vyenye mchanganyiko. Nyenzo hizi za mchanganyiko huchukua faida ya mali ya nyuzi na resin. Makala haya yanatoa ulinganisho wa sifa za nyuzinyuzi za kaboni dhidi ya alumini, pamoja na baadhi ya faida na hasara za kila nyenzo.
Nyuzi za Carbon vs Alumini Kipimo
Ifuatayo ni ufafanuzi wa mali tofauti zinazotumiwa kulinganisha vifaa viwili:
Modulus ya elasticity = "ugumu" wa nyenzo. Uwiano wa mkazo na mkazo kwa nyenzo. Mteremko wa curve ya mkazo dhidi ya mkazo kwa nyenzo katika eneo lake nyororo.
Nguvu ya mwisho ya mkazo = mkazo wa juu ambao nyenzo inaweza kuhimili kabla ya kuvunjika.
Msongamano = wingi wa nyenzo kwa ujazo wa kitengo.
Ugumu maalum = Modulus ya elasticity iliyogawanywa na wiani wa nyenzo. Inatumika kwa kulinganisha vifaa na wiani tofauti.
Nguvu maalum ya mkazo = Nguvu ya mkazo iliyogawanywa na msongamano wa nyenzo.
Kwa maelezo haya akilini, chati ifuatayo inalinganisha nyuzinyuzi za kaboni na alumini.
Kumbuka: Sababu nyingi zinaweza kuathiri nambari hizi. Hizi ni generalizations; sio vipimo kamili. Kwa mfano, nyenzo tofauti za nyuzi za kaboni zinapatikana kwa ugumu au nguvu ya juu, mara nyingi kwa kubadilishana kwa kupunguza sifa nyingine.
| Kipimo | Nyuzi za Carbon | Alumini | Kaboni/Alumini Kulinganisha |
| Modulus ya elasticity (E) GPa | 70 | 68.9 | 100% |
| Nguvu ya mkazo (σ) MPa | 1035 | 450 | 230% |
| Msongamano (ρ) g/cm3 | 1.6 | 2.7 | 59% |
| Ugumu Mahususi (E/ρ) | 43.8 | 25.6 | 171% |
| Nguvu mahususi za mkazo (σ /ρ) | 647 | 166 | 389% |
Chati hii inaonyesha kwamba nyuzinyuzi za kaboni zina nguvu maalum ya mkazo ya takriban mara 3.8 ya ile ya alumini na ukakamavu mahususi wa mara 1.71 ya alumini.
Kulinganisha mali ya mafuta ya nyuzi za kaboni na alumini
Sifa mbili zaidi zinazoonyesha tofauti kati ya nyuzinyuzi za kaboni na alumini ni upanuzi wa joto na upitishaji wa joto.
Upanuzi wa halijoto hueleza jinsi vipimo vya nyenzo hubadilika halijoto inapobadilika.
| Kipimo | Nyuzi za Carbon | Alumini | Alumini / Kaboni Kulinganisha |
| Upanuzi wa joto | 2 ndani/katika/°F | 13 ndani/katika/°F | 6.5 |
Alumini ina takriban mara sita ya upanuzi wa joto wa nyuzi za kaboni.
Faida na hasara
Wakati wa kubuni vifaa na mifumo ya hali ya juu, wahandisi lazima waamue ni mali gani ya nyenzo ni muhimu zaidi kwa matumizi maalum. Wakati nguvu-kwa-uzito wa juu au ugumu wa juu-kwa-uzito ni muhimu, nyuzi za kaboni ni chaguo dhahiri. Kwa upande wa muundo wa muundo, wakati uzito unaoongezwa unaweza kufupisha mizunguko ya maisha au kusababisha utendakazi duni, wabunifu wanapaswa kuzingatia nyuzi za kaboni kama nyenzo bora ya ujenzi. Wakati ugumu ni muhimu, fiber kaboni inaunganishwa kwa urahisi na vifaa vingine ili kupata sifa muhimu.
Sifa za upanuzi wa chini wa nyuzi joto za kaboni ni faida kubwa wakati wa kuunda bidhaa zinazohitaji kiwango cha juu cha usahihi, na uthabiti wa kipenyo katika hali ambapo halijoto hubadilika-badilika: vifaa vya macho, vichanganuzi vya 3D, darubini n.k.
Pia kuna hasara chache za kutumia fiber kaboni. Fiber ya kaboni haitoi. Chini ya mzigo, nyuzinyuzi za kaboni zitapinda lakini hazitafanana kabisa na umbo jipya (elastiki). Mara tu nguvu ya mwisho ya mvutano wa nyenzo za nyuzi za kaboni inapozidi nyuzi za kaboni hushindwa ghafla. Ni lazima wahandisi waelewe tabia hii na wajumuishe vipengele vya usalama vya kuwajibika wakati wa kuunda bidhaa. Sehemu za nyuzi za kaboni pia ni ghali zaidi kuliko alumini kwa sababu ya gharama kubwa ya kuzalisha nyuzi za kaboni na ujuzi mkubwa na uzoefu unaohusika katika kuunda sehemu za ubora wa juu.
Muda wa kutuma: Juni-24-2021