Cel mai bun răspuns
Titanul este mai puternic decât compozitul polimeric din fibră de carbon. Există multe soiuri de fibre de carbon. Unele sunt rigide, unele sunt puternice, altele conduc căldura foarte bine. Unele nume sunt T300, IM7, M55J, K13D2U. Folosind una dintre cele mai puternice fibre (IM7) într-o structură complet unidirecțională, veți putea aproape să se potrivească cu rezistența titanului 6AL-4V, care este de aproximativ 120.000 PSI (120 KSI). Mă uit la o fișă tehnică IM7 / epoxidică acum, obținută prin googling IM7. Dar, într-o structură unidirecțională, toate fibrele sunt orientate în aceeași direcție. Acesta nu este un produs țesut așa cum sunteți obișnuiți să vedeți. În acest caz, cealaltă direcție este foarte slabă, astfel încât, în cele din urmă, acest material nu este încă la fel de puternic ca Ti. Compozitele din fibră de carbon sunt mult mai slabe în compresie decât în tensiune, deci trebuie să vă asumați rezistența la compresiune mai mică, ceea ce am făcut aici.
Acum, realizați-vă că compozitul din fibră de carbon are aproape 1/3 din densitatea Ti astfel încât să puteți utiliza de aproape 3 ori mai mult din el pentru a obține o parte din aceeași parte a masei. Este raportul forță / greutate cu care sunteți cu adevărat preocupați. În caz contrar, alegerea evidentă este oțelul. Titanul are un raport legendar rezistență la greutate și într-o structură mai tradițională a fibrelor IM7 se poate potrivi, dar nu poate depăși acest lucru. Ceea ce este interesant este că aluminiul, titanul și oțelul au toate aceleași raporturi de rigiditate la greutate, dar compozitul din fibre de carbon le poate depăși cu mult în funcție de fibra utilizată și de depunere. Chiar și pentru o întindere neorientată puteți obține de 2-3 ori rigiditatea la greutatea Ti. Orientează structura și o poți dubla din nou sau mai mult.
De asemenea, metodele de fabricație sunt foarte diferite, astfel încât să poată dicta cel mai bun produs utilizat pentru o anumită situație. Compozitele sunt drapate ca o țesătură și fierte. Sunt excelente pentru suprafețele subțiri și curbate. Nu cred că cineva ar încerca să facă un șurub din ele, pentru că metalele sunt perfecte.
Dacă comparați produse, cel mai bine este să comparați specificațiile în loc de materiale. Nu puteți cunoaște toate deciziile inginerești care au intrat într-un produs, dar puteți cunoaște greutatea și dacă au sau nu o reputație de fiabilitate.
Editați pentru a adăuga: pentru structurile compozite, adesea punctul slab nu este deloc fibră, ci îmbinările care sunt de obicei lipite cu epoxidic.
Răspuns
Am lucrat doar puțin cu compozite, dar vă voi permite să intrați în ceea ce cel mai util, dar și cel mai dificil lucru în ceea ce privește utilizarea fibrelor de carbon este că este anizotrop, ceea ce înseamnă că rezistența sa depinde de orientarea fibrelor. Fibra de carbon este mai puternică decât titanul pe greutate, dar numai dacă componenta este bine concepută pentru scopul pentru care este destinat. Fibrele trebuie să fie corect orientate în funcție de ceea ce doriți să facă piesa. Acest lucru oferă mult control asupra cât de multă flexibilitate și rezistență va avea în anumite zone, dar cu siguranță este mai complicat. Pe de altă parte, metalele sunt izotrope adică proprietățile lor nu depind de orientare înseamnă că este mai ușor să prezicem cum va reacționa titanul sub stres decât compozitele. Aceasta înseamnă că, dacă proiectați aceste lucruri, atâta timp cât știți cât de puternic trebuie să fie titan ar fi mult mai simplu. Celălalt lucru pe care titanul îl are asupra fibrei de carbon este că fibra de carbon nu este foarte bună la încărcarea impactului, ceea ce înseamnă că este mai probabil să se spargă dacă intenționați să experimenteze orice scandal. Aș spune că, în general, o parte din carbon bine concepută este mai puternică (pe greutate), dar în multe moduri ceea ce încercați să realizați trebuie să fie comparat în mod specific pentru a face această alegere