Kompozit LCF PEEK: lahke strukturne rešitve
Polieter eter keton (PEEK) je na vrhuncu posebne inženirske plastike že dolgo-uveljavil svoj prevladujoč položaj. Ko pa ga inženirji poskušajo uporabiti za popolno zamenjavo kovinskih-nosilnih konstrukcijskih komponent, čista smola ali celo običajni materiali, ojačani s kratkimi-vlakni, pogosto ne uspejo. To je ravno trenutek, ko pride v poštev kompozit LCF PEEK (polieter eter keton, ojačan z dolgimi ogljikovimi vlakni). Ne gre le za izboljšano formulo, temveč za popolnoma-nov materialni sistem, ki na novo opredeljuje pot mehanskega prenosa na ravni mikrostrukture. Za vrhunsko-proizvodno industrijo, ki si prizadeva za končno majhno težo in strukturno celovitost, plastični peleti LCF PEEK na novo definirajo meje »plastike, ki nadomešča jeklo«.
Od "polnjenja" do "izboljšanja" - Kvalitativna preobrazba
Ključ do razumevanja obsega uporabe tega materiala je v razumevanju definicije "dolžine". Pri tradicionalnih kratko rezanih kompozitnih materialih iz ogljikovih vlaken (SCF) je dolžina vlaken običajno manjša od 1 milimetra. Obstajajo v matrici smole kot sipki pesek, služijo predvsem za polnjenje in strjevanje.
Vendar pa je v granulirani obliki LCF PEEK dolžina ogljikovih vlaken skladna z dolžino granul (običajno v razponu od 5 mm do 25 mm). To fizično podaljšanje dolžine vodi do kvalitativne spremembe po brizganju: vlakna ne obstajajo več kot izolirane entitete, ampak so prepletena in povezana znotraj komponente ter tvorijo tri-dimenzionalno prepleteno "skeletno mrežo".
Ta mikroskopska struktura določa makroskopske lastnosti. Ko je komponenta izpostavljena vplivu zunanje sile, se energija ne koncentrira na eni sami točki, kar povzroči krhek zlom, ampak se hitro razprši po celotni komponenti skozi to neprekinjeno mrežo vlaken. To pojasnjuje, zakaj lahko zarezna udarna trdnost LCF PEEK doseže nekajkrat večjo trdnost sorazmerno krajših vlaknatih materialov - daje materialu "odpornost", podobno kot pri kovini, in ne le "trdoto" keramike.
Svoboda strukturnega oblikovanja
Z vidika gradbenega inženirja je največja prednost LCF PEEK v njegovi izjemno visoki specifični trdnosti in odpornosti proti lezenju.
Čeprav imajo kovinski materiali visoko trdnost, imajo visoko gostoto; in v kompleksnih konfiguracijah je obdelava kovin pogosto omejena z ozkim grlom subtraktivne proizvodnje. Natezna trdnost LCF PEEK lahko zlahka preseže 250 MPA, njegov modul pa je blizu modulu aluminijevih zlitin, vendar je njegova gostota nizka. To pomeni, da je pri enakih pogojih obremenitve mogoče zmanjšati težo komponente.
Globlja vrednost je v njegovi odpornosti proti utrujenosti in dimenzijski stabilnosti. Veliko plastike bo pod dolgotrajnimi-obremenitvami ali visokimi temperaturami doživelo "hladen tok" ali lezenje, kar povzroči okvaro sestavljanja. Vendar pa zahvaljujoč podpori ogrodja iz dolgih-vlaken LCF PEEK izkazuje osupljivo odpornost proti lezenju. Tudi ko je izpostavljen dolgotrajni-obremenitvi pri višjih temperaturah, lahko ohrani konstantno velikost. Zaradi tega je popolnoma kvalificiran za uporabo pri proizvodnji ključnih obremenjenih komponent, kot so nosilci okrog avtomobilskih motorjev in povezovalni deli za oklepe v letalstvu.
LCF PPS: Dimension Reduction Strike
Samo odlična zmogljivost ni dovolj, da bi podjetja prepričali, da preidejo na ta material. Glavna konkurenčnost LCF PEEK na komercialnem področju je v poenostavitvi proizvodnega procesa.
Tradicionalne kovinske konstrukcijske komponente, od surovin do končnih izdelkov, pogosto zahtevajo več postopkov, kot so tlačno litje, rezanje in odstranjevanje robov. To ne traja le dolgo časa, ampak vodi tudi do eksponentnega povečanja stroškov obdelave za kompleksne strukture z notranjimi pretočnimi kanali, zaskočnimi-deli ali tanko-stenskimi ojačevalnimi rebri.
Čeprav je cena na enoto LCF PEEK razmeroma visoka, ima prednosti brizganja termoplastičnih materialov. Z zasnovo kalupa lahko izdela izredno zapletene geometrije v enem samem procesu in celo skupaj integrira kovinske vložke, navoje in tesnilne utore. Z vidika skupnih stroškov sistema uporaba LCF PEEK namesto kovine običajno povzroči znatne prihranke stroškov in izboljšanje zmogljivosti.
pogosta vprašanja
V: Katere so ključne težave pri brizganju?
O: Preprečite zlom vlaken. Upoštevati je treba načelo "nizkega striga": uporabite poseben vijak za dolga vlakna v kombinaciji z velikimi-zaporniki, nizkim protitlakom in nizko hitrostjo vrtenja. Ko je vlakno prerezano, se degenerira v navaden material s kratkimi-vlaknami.
V: Ali je odpornost proti obrabi zagotovo boljša kot pri SCF PEEK?
O: Pod različnimi pogoji. Pri visoki obremenitvi in nizki hitrosti ima LCF (kompozit z dolgimi vlakni) pomembno prednost (odpornost proti lezenju, odpornost na pritisk); vendar pa lahko pri nizki obremenitvi in trenju pri visoki-hitrosti dolga vlakna po tem, ko so odluščena, postanejo "mletji delci" in povzročijo poškodbe spojenih delov.
V: Ali lahko zmogljivost LCF PEEK resnično nadomesti zmogljivost aluminijeve zlitine?
O: Razmerje med trdnostjo-in-težo je boljše kot pri aluminiju. Čeprav je absolutna trdnost nekoliko nižja kot pri aluminiju 6061, je njegova gostota nižja od gostote aluminija. Pri enaki teži ima LCF PEEK večjo-nosilnost in ima odpornost proti utrujenosti ter lastnosti dušenja vibracij, ki jih kovine nimajo.
Priljubljena oznake: cf peek: lahka konstrukcija, Kitajska, proizvajalci, dobavitelji, tovarna, nakup, po meri
