Kompozyt LCF PEEK: lekkie rozwiązania konstrukcyjne
Na szczycie specjalistycznych tworzyw konstrukcyjnych polieteroeteroketon (PEEK) od dawna-ugruntował swoją dominującą pozycję. Jednak gdy inżynierowie próbują go użyć do całkowitego zastąpienia metalowych-nośnych elementów konstrukcyjnych, czysta żywica lub nawet zwykłe materiały wzmocnione krótkimi-włóknami często okazują się niewystarczające. Właśnie w tym momencie wchodzi w grę kompozyt LCF PEEK (polieteroeteroketon wzmocniony długimi włóknami węglowymi). To nie tylko ulepszona formuła, ale zupełnie-nowy system materiałowy, który na nowo definiuje ścieżkę przenoszenia mechanicznego na poziomie mikrostruktury. W-branżach produkcyjnych najwyższej klasy, które dążą do maksymalnej lekkości i integralności strukturalnej, granulat z tworzywa sztucznego LCF PEEK na nowo definiuje granice „plastiku zastępującego stal”.
Od „wypełnienia” do „ulepszenia” - Transformacja jakościowa
Kluczem do zrozumienia zakresu zastosowania tego materiału jest zrozumienie definicji „długości”. W tradycyjnych-materiałach kompozytowych z krótko ciętego włókna węglowego (SCF) długość włókna jest zwykle mniejsza niż 1 milimetr. Występują w matrycy żywicy niczym sypki piasek, służąc głównie do wypełniania i utwardzania.
Jednakże w postaci granulowanej LCF PEEK długość włókien węglowych jest zgodna z długością granulek (zwykle mieści się w zakresie od 5 mm do 25 mm). To fizyczne wydłużenie prowadzi do jakościowej zmiany po formowaniu wtryskowym: włókna nie istnieją już jako izolowane jednostki, ale są splecione i połączone w komponencie, tworząc trójwymiarową-splatającą się „sieć szkieletową”.
Ta mikroskopijna struktura determinuje właściwości makroskopowe. Kiedy element jest poddawany działaniu siły zewnętrznej, energia nie koncentruje się w jednym punkcie, powodując kruche pękanie, ale jest szybko rozpraszana w całym elemencie poprzez ciągłą sieć włókien. To wyjaśnia, dlaczego udarność LCF PEEK może kilkakrotnie przewyższać proporcjonalnie krótsze materiały włókniste -, dzięki czemu materiał ma „sprężystość” podobną do metalu, a nie tylko „twardość” ceramiki.
Swoboda projektowania konstrukcyjnego
Z punktu widzenia inżyniera budowlanego największą zaletą LCF PEEK jest jego wyjątkowo wysoka wytrzymałość właściwa i odporność na pełzanie.
Chociaż materiały metaliczne mają wysoką wytrzymałość, mają dużą gęstość; a w złożonych konfiguracjach obróbka metalu jest często ograniczona przez wąskie gardło w produkcji subtraktywnej. Wytrzymałość na rozciąganie LCF PEEK może z łatwością przekroczyć 250 MPA, a jego moduł jest zbliżony do stopów aluminium, ale jego gęstość jest niska. Oznacza to, że przy tych samych warunkach obciążenia można zmniejszyć masę elementu.
Głębsza wartość leży w jego wytrzymałości zmęczeniowej i stabilności wymiarowej. Wiele tworzyw sztucznych ulega „płynięciu na zimno” lub pełzaniu pod wpływem-długotrwałych naprężeń lub wysokich temperatur, co powoduje awarię montażu. Jednak dzięki wsparciu struktury z długich-włókien LCF PEEK wykazuje zdumiewającą odporność na pełzanie. Nawet poddawany-długotrwałemu obciążeniu w wyższych temperaturach może zachować stały rozmiar. Dzięki temu jest w pełni kwalifikowany do stosowania w produkcji kluczowych elementów obciążonych, takich jak wsporniki wokół silników samochodowych i części łączące owiewek lotniczych.
LCF PPS: Ostrzeżenie o redukcji wymiarów
Sama doskonała wydajność nie wystarczy, aby przekonać przedsiębiorstwa do przejścia na ten materiał. Podstawowa konkurencyjność LCF PEEK na rynku komercyjnym polega na uproszczeniu procesu produkcyjnego.
Tradycyjne metalowe elementy konstrukcyjne, od surowców po gotowe produkty, często wymagają wielu procesów, takich jak odlewanie ciśnieniowe, cięcie i usuwanie prętów. Zajmuje to nie tylko dużo czasu, ale także prowadzi do wykładniczego wzrostu kosztów przetwarzania złożonych konstrukcji z wewnętrznymi kanałami przepływowymi, zatrzaskami-lub cienkościennymi-żebrami wzmacniającymi.
Chociaż cena jednostkowa LCF PEEK jest stosunkowo wysoka, posiada on zalety formowania wtryskowego materiałów termoplastycznych. Dzięki projektowaniu form może wytwarzać niezwykle złożone geometrie w jednym procesie, a nawet łączyć ze sobą metalowe wkładki, gwinty i rowki uszczelniające. Z punktu widzenia całkowitego kosztu systemu zastosowanie LCF PEEK zamiast metalu zazwyczaj prowadzi do znacznych oszczędności i poprawy wydajności.
Często zadawane pytania
P: Jakie są główne trudności w procesie formowania wtryskowego?
Odp.: zapobiegaj pękaniu włókien. Należy przestrzegać zasady „niskiego ścinania”: do długich włókien należy stosować specjalną śrubę w połączeniu z-bramkami o dużych rozmiarach, niskim przeciwciśnieniem i małą prędkością obrotową. Po przecięciu włókno ulega degeneracji w zwykły-krótki materiał włóknisty.
P: Czy odporność na zużycie jest zdecydowanie lepsza niż SCF PEEK?
Odp.: W różnych warunkach. Przy dużym obciążeniu i niskiej prędkości LCF (kompozyt o długich włóknach) ma znaczącą zaletę (odporność na pełzanie, odporność na ciśnienie); jednakże przy niskim obciążeniu i tarciu-z dużą prędkością, po oderwaniu długich włókien, mogą one stać się „cząsteczkami ścierającymi” i spowodować uszkodzenie współpracujących części.
P: Czy wydajność LCF PEEK może naprawdę zastąpić stop aluminium?
Odp.: Stosunek wytrzymałości-do-wagi jest lepszy niż aluminium. Chociaż wytrzymałość bezwzględna jest nieco niższa niż aluminium 6061, jego gęstość jest mniejsza niż aluminium. Przy tej samej wadze LCF PEEK ma większą nośność-i posiada odporność na zmęczenie oraz właściwości tłumiące i redukujące drgania, których nie mają metale.
Skontaktuj się z nami, aby uzyskać wycenę
Popularne Tagi: por. podgląd: lekka konstrukcja, Chiny, producenci, dostawcy, fabryka, zakup, dostosowane
