Paras vastaus
Titaani on vahvempi kuin hiilikuitupolymeerikomposiitti. Hiilikuitua on monenlaisia. Jotkut ovat jäykkiä, toiset vahvoja, toiset johtavat lämpöä hyvin. Jotkut nimet ovat T300, IM7, M55J, K13D2U. Käyttämällä yhtä vahvimmista kuiduista (IM7) täysin yksisuuntaisessa kokoonpanossa pystyt melkein vastaamaan Titanium 6AL-4V: n voimakkuutta, joka on noin 120000 PSI (120 KSI). Tarkastelen nyt tietolomaketta IM7: stä / epoksista, joka on saatu Googlen Googlella. Mutta yksisuuntaisessa kokoonpanossa kaikki kuidut on suunnattu samaan suuntaan. Tämä ei ole kudottu tuote, jonka olet tottunut näkemään. Tässä tapauksessa toinen suunta on hyvin heikko, joten loppujen lopuksi tämä materiaali ei ole vieläkään yhtä vahva kuin Ti. Hiilikuitukomposiitit ovat paljon heikompia puristuksessa kuin jännityksessä, joten sinun on oletettava alempi puristuslujuus, mitä tein täällä.
Huomaa nyt, että hiilikuitukomposiitti on melkein 1/3 Ti: n tiheydestä joten voit käyttää melkein kolme kertaa niin paljon saadaksesi osan samasta osamassasta. Se on vahvuus-painosuhde, josta olet todella huolissasi. Muuten ilmeinen valinta on teräs. Titaanilla on legendaarinen lujuus-painosuhde, ja perinteisemmässä kuitukerroksessa IM7 saattaa sopia, mutta ei ylittää sitä. Mielenkiintoista on, että alumiinilla, titaanilla ja teräksellä on suunnilleen sama jäykkyys painosuhteissa, mutta hiilikuitukomposiitti voi ylittää ne huomattavasti käytetystä kuidusta ja kokoonpanosta riippuen. Jopa suunnittelemattomasta kokoonpanosta saat 2-3 kertaa jäykkyyden Ti: n painoon. Suuntaa asettelu ja voit kaksinkertaistaa sen uudelleen tai enemmän.
Valmistusmenetelmät ovat myös huomattavasti erilaiset, jotta voidaan sanella paras tuote, jota tietyssä tilanteessa käytetään. Komposiitit verhotaan kuin kangas ja kypsennetään. Ne sopivat hyvin ohuille ja kaareville pinnoille. En usko, että kukaan yrittäisi tehdä niistä pultin, koska tällöin metallit ovat täydellisiä.
Jos vertaat tuotteita, on parasta verrata teknisiä tietoja materiaalien sijaan. Et voi tietää kaikkia tuotteeseen liittyviä teknisiä päätöksiä, mutta tiedät niiden painon ja onko niiden maine luotettavana vai ei.
Lisää lisäämällä: Yhdistelmärakenteille heikko kohta ei ole lainkaan kuitu, vaan liitokset, jotka tyypillisesti sidotaan epoksiin.
Vastaus
Olen työskennellyt vain vähän komposiittien kanssa, mutta päästän sinut siihen mitä minä Hiilikuitujen käyttökelpoisin mutta myös vaikein asia on, että se on anisotrooppista, mikä tarkoittaa, että sen vahvuus riippuu kuitujen suunnasta. Hiilikuitu on vahvempi kuin titaani painoa kohti, mutta vain, jos komponentti on hyvin suunniteltu Kuitujen on oltava oikeassa suunnassa sen suhteen, mitä haluat osan tekemän. Tämä antaa paljon mahdollisuuden hallita sitä, kuinka paljon joustavuutta ja lujuutta sillä on tietyillä alueilla, mutta se on ehdottomasti monimutkaisempi. Toisaalta metallit ovat isotrooppisia eli niiden ominaisuudet eivät ole riippuvaisia orientaatiosta hänen mielestään on helpompaa ennustaa, miten titaani reagoi stressin aikana kuin komposiitit. Tämä tarkoittaa, että jos suunnittelet näitä asioita, niin kauan kuin tiedät kuinka vahvaa sen on oltava titaania, olisi paljon yksinkertaisempaa. Toinen asia, jonka titaanilla on hiilikuidussa, on se, että hiilikuitu ei ole kovin hyvä isku kuormituksessa, mikä tarkoittaa, että se hajoaa todennäköisemmin, jos aiot sen kokea tärinää. Sanoisin, että yleisesti ottaen hyvin suunniteltu hiiliosa on vahvempi (painoa kohti), mutta tämän valinnan tekemiseksi on vertailtava monin tavoin sitä, mitä yrität saavuttaa.