Tecidos de fibra de carbono: o que são e por que usá-los

Se você já se perguntou por que um pedaço de fibra de carbono pode parecer diferente de outro pedaço de fibra de carbono, você não está sozinho. A fibra de carbono vem em muitos tecidos diferentes e cada um serve a um propósito diferente, e não é apenas cosmético.

Folha de fibra de carbono Trace liso Trace xadrez Trace sarja

As fibras de carbono são feitas de precursores como poliacrilonitrila (PAN) e rayon. As fibras precursoras são tratadas quimicamente, aquecidas e esticadas, depois carbonizadas, para criar fibras de alta resistência. Essas fibras, ou filamentos, são então agrupadas em fios que são identificados pelo número de filamentos de carbono que contêm. As classificações de reboque comuns são 3k, 6k, 12k e 15k. O "k" refere-se a mil, então um reboque de 3k é feito de 3,000 filamentos de carbono. Um reboque padrão de 3k tem normalmente 0,125" de largura, o que significa muita fibra compactada em um espaço pequeno. Um reboque de 6k tem 6000 filamentos de carbono, um de 12k tem 12000 filamentos, e assim por diante Este grande número de fibras de alta resistência agrupadas é o que torna a fibra de carbono um material tão forte.

Fibra de carbono trançada

A fibra de carbono geralmente vem na forma de um tecido, o que facilita o trabalho e pode fornecer resistência estrutural adicional, dependendo da aplicação. Por causa disso, existem muitos tecidos diferentes usados ​​para tecido de fibra de carbono. Os mais comuns são Plain, Twill e Harness Satin, e vamos entrar em mais detalhes para cada um.

Ponto de tafetá

Uma folha de fibra de carbono de trama simples parece simétrica com uma pequena aparência de estilo xadrez. Nesta trama, as estopas são tecidas em um padrão acima/abaixo. O curto espaço entre os entrelaçados confere à trama lisa um alto nível de estabilidade. A estabilidade dos tecidos é a capacidade de um tecido manter seu ângulo de tecelagem e orientação da fibra. Devido a esse alto nível de estabilidade, o liso não é adequado para layups com contornos complexos, não será tão maleável quanto alguns dos outros tecidos. Geralmente, os tecidos de trama simples são adequados para chapas planas, tubos e curvas 2D.

Diagrama de fibra de carbono de trama simples

Uma desvantagem desse padrão de trama é o friso severo (o ângulo que a fibra faz quando tecida, veja abaixo) nas estopas devido à curta distância entre os entrelaçados. A crimpagem severa pode criar concentrações de tensão que podem enfraquecer a peça ao longo do tempo.

Folha de fibra de carbono com diagrama de crimpagem simples

sarja

A sarja serve de ponte entre a trama lisa e as tramas de cetim que discutiremos a seguir. A sarja tem boa flexibilidade e pode formar contornos complexos, e é melhor para manter a estabilidade do tecido do que um tecido de cetim de arreio, mas não tão bom quanto o tecido simples. Se você seguir um fio de reboque em uma trama de sarja, ele passará por um determinado número de fios e depois pelo mesmo número de fios. O padrão acima/abaixo cria uma aparência de ponta de flecha diagonal, conhecida como "linha de sarja". A maior distância entre os entrelaçados de reboque significa menos ondulações em comparação com uma trama simples e menos concentrações potenciais de tensão.

A sarja 2 × 2 é provavelmente a trama de fibra de carbono mais reconhecida do setor. É usado em muitas aplicações cosméticas e decorativas, mas também tem grande funcionalidade, tem conformabilidade moderada e estabilidade moderada. Como o nome 2 × 2 indica, cada reboque passará por 2 reboques e depois por dois reboques. Da mesma forma, 4 × 4 Twill passará por 4 reboques e depois por 4 reboques. Tem um pouco mais de conformabilidade que a Sarja 2×2, já que a trama não é tão justa, mas também terá menos estabilidade.

Tecidos de cetim

O tecido de cetim foi projetado há milhares de anos para fazer tecidos de seda com excelentes qualidades de caimento, ao mesmo tempo em que parecem suaves e sem costuras. Para compósitos, essa capacidade de dobra significa que ele pode facilmente formar e envolver contornos complexos. Como o tecido é tão maleável, espera-se que ele tenha baixa estabilidade. Tecidos de cetim de arnês comuns são 4 cetim de arnês (4HS), 5 cetim de arnês (5HS) e 8 cetim de arnês (8HS). À medida que você aumenta o número do ponto de cetim, a formabilidade aumenta e a estabilidade do tecido diminui.

Reboque Espalhado vs. Reboque Padrão

O material de reboque espalhado pode ser um bom compromisso entre o uso de material unidirecional e material tecido padrão. Como um fio de fibra tece para cima e para baixo para criar um tecido, a resistência é reduzida devido ao friso no fio. Conforme você aumenta o número de filamentos em um fio padrão, de 3k para 6k, por exemplo, o fio fica maior (mais grosso) e o ângulo de crimpagem fica mais rígido. Uma maneira de evitar isso é espalhar os filamentos em uma estopa mais larga, isso é chamado de estopa espalhada e há algumas dobras

ganhos obtidos ao fazer isso.

diagrama de crimpagem spread tow weave folha de fibra de carbono

A estopa espalhada oferece um ângulo de crimpagem menor do que uma trama de estopa padrão e pode diminuir os defeitos de cruzamento aumentando a suavidade. Um ângulo de crimpagem menor resultará em maior resistência. O material de reboque espalhado também é mais fácil de trabalhar do que o material unidirecional e ainda tem uma prevenção razoavelmente boa de puxar a fibra.