Jak LFT-G PA6 LCF30 zastąpił aluminium w szynach do jazdy na łyżwach

Studium przypadku: LFT-G^®PA6 LCF30 Zastępuje metal w ramach zawieszenia butów łyżwiarskich

Przez dziesięciolecia-wysokowydajne ramy zawieszenia butów do jazdy na łyżwach -, krytyczny element konstrukcyjny, który przenosi każdą uncję siły ze stopy sportowca na lód -, były wykonywane maszynowo z aluminium. Ale metale wiążą się z pewnymi konsekwencjami: wagą, wibracjami i korozją.

W tym studium przypadku analizujemy, w jaki sposób LFT-G^® PA6 LCF30 - a długi węgielpoliamid wzmocniony włóknami 6mieszanka zawierająca 30% zawartości ciągłego włókna węglowego - z powodzeniem zastąpiła aluminium w ramie zawieszenia najwyższej klasy buta do jazdy na łyżwach, zapewniając radykalną poprawę wydajności we wszystkich kluczowych wskaźnikach.

Wyzwanie: element konstrukcyjny poddany ekstremalnym naprężeniom

Rama amortyzująca w-wyczynowym bucie do jazdy na łyżwach stanowi krytyczny interfejs między sportowcem a lodem. Musi wytrzymać powtarzające się uderzenia podczas skoków, obciążenia dynamiczne wynikające ze zmian kierunku i ciągłe wibracje -, a wszystko to przy jednoczesnym zachowaniu precyzyjnej stabilności wymiarowej.

Tradycyjne ramy aluminiowe zapewniały wystarczającą sztywność, ale stwarzały trzy podstawowe problemy:

• Nadmierna waga- spowolnienie przyspieszenia i zwiększenie zmęczenia sportowca podczas długich sesji
• Przenoszenie wibracji- trudna jakość jazdy prowadząca do dyskomfortu, ograniczonej kontroli i napięcia mięśni
• Korozja i konserwacja- ramy aluminiowe wymagają ciągłej pielęgnacji w środowisku wilgotnego lodu

Producent potrzebował rozwiązania, które mogłoby dorównać lub przewyższyć właściwościami konstrukcyjnymi aluminium, jednocześnie radykalnie zmniejszając wagę, tłumiąc wibracje i eliminując problemy związane z korozją.

Rozwiązanie: LFT-G^®PA6 LCF30

LFT-G^®inżynierowie zaproponowali rozwiązanie wykorzystującePA6 LCF30- długa mieszanka poliamidu 6 wzmocniona włóknem węglowym30% ciągłego włókna węglowegotreść. W przeciwieństwie do materiałów z krótkimi-włóknami, w których włókna są zwykle krótsze niż 1 mm, LFT-G® PA6 LCF30 zachowuje długość włókien10–12 mm, tworząc trójwymiarową-siatkę wzmacniającą w matrycy polimerowej.

LFT-G^®Do tego zastosowania wybrano PA6 LCF30 ze względu na jego unikalne połączenie właściwości:

• Ultra-lekkiGęstość - wynosząca zaledwie 1,30 g/cm3 w porównaniu z. 2.70 g/cm3 aluminium
• Wysoka wytrzymałość właściwaStosunek - wytrzymałości-do-wagi przewyższający aluminium
• Doskonała odporność na zmęczenie- 10⁷ cykli przy 70 MPa
• Doskonałe tłumienie drgań- redukując szorstkość i poprawiając komfort
• Bez korozji- eliminując problemy związane z konserwacją w wilgotnym środowisku
• Swoboda projektowania- złożone geometrie w jednym etapie formowania wtryskowego

Wyniki wydajności: liczby, które mają znaczenie

Po szeroko zakrojonych testach, - obejmujących testy zginania, testy udarności, cykliczne testy zmęczenia i próby terenowe z zawodowymi łyżwiarzami - LFT-G^®PA6 LCF30 zapewnił wymierną poprawę w każdym kluczowym wskaźniku wydajności:

• Redukcja masy ciała o 45%.w porównaniu z aluminium -, co przekłada się na większe przyspieszenie, wyższe skoki i mniejsze zmęczenie sportowca
• 4x większa odporność na uderzeniaw porównaniu z krótkimi-związkami włókiennymi-, które mają kluczowe znaczenie dla wytrzymywania powtarzających się skoków i lądowań
• Doskonała wydajność zmęczeniowa- 10⁷ cykli przy 70 MPa, co odpowiada lub przekracza wytrzymałość aluminium
• Ulepszone tłumienie drgań- zmniejszając szorstkość i poprawiając komfort, kontrolę i regenerację mięśni
• Zero korozji- eliminując problemy związane z konserwacją w środowisku mokrego lodu
• Elastyczność projektowania- złożone, zintegrowane geometrie możliwe do uzyskania w jednym etapie formowania wtryskowego, co eliminuje wtórną obróbkę CNC
• Efektywność kosztowaSpowodowało to - konsolidację form i skrócenie czasu cykliCałkowity koszt części niższy o 20%.w porównaniu z obrabianym aluminium

Dlaczego długie włókno węglowe robi różnicę

Różnica w wydajności pomiędzy LFT-G^®PA6 LCF30 i konwencjonalne-krótkie włókna węglowe sprowadzają się do jednej rzeczy:architektura włókien.

W krótkich-związkach włókien węglowych zazwyczaj długość jest mniejsza niż 1 mm. Zapewniają początkowe wzmocnienie, ale oferują ograniczoną odporność na propagację pęknięć i zmęczenie. Pod wpływem powtarzających się naprężeń krótkie włókna wyciągają się z matrycy, rozpoczynają się pęknięcia i następuje uszkodzenie.

W LFT-G^®PA6 LCF30, ciągłe włókna węglowe są konserwowane w tempDługość 10–12 mmpodczas mieszania. Te długie włókna węglowe tworzą:trójwymiarowa-sieć szkieletowaw matrycy poliamidowej, która zapewnia:

• Doskonałe przenoszenie obciążenia- obciążenie rozkłada się na szerszą sieć, redukując zlokalizowane szczyty
• Zatrzymanie cracka- długie włókna węglowe łączą się i zatrzymują mikro-pęknięcia, zanim będą mogły się rozprzestrzenić
• Absorpcja energii- siatka z włókna węglowego pochłania i rozprasza energię uderzenia skuteczniej niż włókna szklane
• Odporność na zmęczenie- sieć zachowuje integralność przez miliony cykli ładowania
• Stabilność wymiarowa- zmniejszone pełzanie i rozszerzalność cieplna zapewniają precyzję pod obciążeniem

Wniosek: przyszłość sprzętu do jazdy na łyżwach jest złożona

Studium przypadku ramy zawieszenia buta łyżwiarskiego pokazuje jasną prawdę:LFT-G^®PA6 LCF30 to nie tylko lżejsza alternatywa dla aluminium -, to lepsza alternatywa.

Dzięki zmniejszeniu masy o 45%, 4 razy większej odporności na uderzenia, doskonałej trwałości zmęczeniowej, zerowej korozji i niższym o 20% kosztom części, LFT-G^®PA6 LCF30 dostarczył rozwiązanie, które przewyższało aluminium pod każdym względem istotnym zarówno dla sportowców, jak i producentów.

Dla producentów sprzętu sportowego, którzy chcą przesuwać granice wydajności, pytanie nie jest już aktualneczyrozważyć tworzywa termoplastyczne z długimi włóknami węglowymi, - aleKtóryPartner ds. tworzyw termoplastycznych może zapewnić specjalistyczną wiedzę materiałową, wsparcie inżynieryjne i niezawodne dostawy, aby tak się stało.