Carbon Fiber kumpara sa Aluminum

Pinapalitan ng carbon fiber ang aluminyo sa dumaraming iba't ibang mga aplikasyon at ginagawa na ito sa nakalipas na ilang dekada. Ang mga hibla na ito ay kilala sa kanilang pambihirang lakas at tigas at napakagaan din. Ang mga hibla ng carbon fiber ay pinagsama sa iba't ibang mga resin upang lumikha ng mga pinagsama-samang materyales. Sinasamantala ng mga pinagsama-samang materyales na ito ang mga katangian ng parehong hibla at dagta. Ang artikulong ito ay nagbibigay ng paghahambing ng mga katangian ng carbon fiber kumpara sa aluminyo, kasama ang ilang mga kalamangan at kahinaan ng bawat materyal.

Sinusukat ang Carbon Fiber kumpara sa Aluminum

Nasa ibaba ang mga kahulugan ng iba't ibang katangian na ginamit upang ihambing ang dalawang materyales:

Modulus of elasticity = Ang "katigasan" ng isang materyal. Ang ratio ng stress sa strain para sa isang materyal. Ang slope ng stress vs strain curve para sa isang materyal sa nababanat nitong rehiyon.

Ultimate tensile strength = ang pinakamataas na stress na kayang tiisin ng isang materyal bago masira.

Density = masa ng materyal sa bawat dami ng yunit.

Partikular na higpit = Modulus ng elasticity na hinati sa density ng materyal. Ginagamit para sa paghahambing ng mga materyales na may hindi magkatulad na densidad.

Tiyak na lakas ng makunat = Lakas ng makunat na hinati sa density ng materyal.

Sa pag-iisip ng impormasyong ito, inihahambing ng sumusunod na tsart ang carbon fiber at aluminyo.

Tandaan: Maraming salik ang maaaring makaapekto sa mga numerong ito. Ito ay mga paglalahat; hindi ganap na mga sukat. Halimbawa, ang iba't ibang mga materyales ng carbon fiber ay magagamit na may mas mataas na higpit o lakas, kadalasang may isang trade-off sa pagbawas ng iba pang mga katangian.

Ipinapakita ng chart na ito na ang carbon fiber ay may partikular na tensile strength na humigit-kumulang 3.8 beses kaysa sa aluminyo at isang partikular na higpit na 1.71 beses kaysa sa aluminyo.

Paghahambing ng mga thermal properties ng carbon fiber at aluminyo

Dalawa pang katangian na nagpapakita ng pagkakaiba sa pagitan ng carbon fiber at aluminyo ay ang thermal expansion at thermal conductivity.

Inilalarawan ng thermal expansion kung paano nagbabago ang mga sukat ng materyal kapag nagbabago ang temperatura.

Ang aluminyo ay may humigit-kumulang anim na beses ang thermal expansion ng carbon fiber.

Mga kalamangan at kahinaan

Kapag nagdidisenyo ng mga advanced na materyales at sistema, dapat matukoy ng mga inhinyero kung aling mga materyal na katangian ang pinakamahalaga para sa mga partikular na aplikasyon. Kapag mahalaga ang mataas na strength-to-weight o mataas na stiffness-to-weight, ang carbon fiber ang malinaw na pagpipilian. Sa mga tuntunin ng istrukturang disenyo, kapag ang idinagdag na timbang ay maaaring paikliin ang mga siklo ng buhay o humantong sa mahinang pagganap, ang mga taga-disenyo ay dapat tumingin sa carbon fiber bilang ang mas mahusay na materyal sa gusali. Kapag ang katigasan ay mahalaga, ang carbon fiber ay madaling pinagsama sa iba pang mga materyales upang makuha ang mga kinakailangang katangian.

Ang mababang thermal expansion na katangian ng carbon fiber ay isang makabuluhang bentahe kapag gumagawa ng mga produkto na nangangailangan ng mataas na antas ng katumpakan, at dimensional na katatagan sa mga kondisyon kung saan nagbabago ang temperatura: mga optical device, 3D scanner, teleskopyo, atbp.

Mayroon ding ilang mga disadvantages sa paggamit ng carbon fiber. Ang carbon fiber ay hindi nagbubunga. Sa ilalim ng pagkarga, ang carbon fiber ay baluktot ngunit hindi permanenteng aayon sa bagong hugis (nababanat). Kapag nalampasan na ang sukdulang lakas ng tensile ng materyal na carbon fiber, biglang nabigo ang carbon fiber. Dapat na maunawaan ng mga inhinyero ang pag-uugali na ito at isama ang mga salik sa kaligtasan upang isaalang-alang ito kapag nagdidisenyo ng mga produkto. Ang mga bahagi ng carbon fiber ay mas mahal din kaysa sa aluminyo dahil sa mataas na gastos sa paggawa ng carbon fiber at ang mahusay na kasanayan at karanasan na kasangkot sa paglikha ng mga de-kalidad na composite parts.