Các tính chất vật lý của vật liệu composite chủ yếu được quyết định bởi sợi. Điều này có nghĩa là khi nhựa và sợi được kết hợp, các tính chất của chúng rất giống với các tính chất của từng sợi riêng lẻ. Dữ liệu thử nghiệm cho thấy vật liệu gia cường bằng sợi là thành phần chịu tải trọng lớn nhất. Do đó, việc lựa chọn chất liệu vải rất quan trọng khi thiết kế cấu trúc composite.
Hãy bắt đầu bằng cách xác định loại vật liệu gia cường cần thiết cho dự án của bạn. Các nhà sản xuất thường có thể lựa chọn từ ba loại vật liệu gia cường phổ biến: sợi thủy tinh, sợi carbon và Kevlar® (sợi aramid). Sợi thủy tinh thường là lựa chọn đa năng, trong khi sợi carbon có độ cứng cao và Kevlar® có khả năng chống mài mòn cao. Cần lưu ý rằng các loại vải có thể được kết hợp trong các lớp vật liệu nhiều lớp để tạo thành các lớp vật liệu lai, tận dụng được ưu điểm của nhiều loại vật liệu khác nhau.
Sau khi đã chọn được bộ sưu tập vải, hãy chọn trọng lượng và kiểu dệt phù hợp với nhu cầu công việc của bạn. Vải càng nhẹ thì càng dễ phủ lên các bề mặt có nhiều đường cong. Vải nhẹ cũng sử dụng ít nhựa hơn, do đó tổng thể lớp vật liệu nhiều lớp vẫn nhẹ hơn. Khi vải càng nặng thì độ dẻo càng giảm. Vải có trọng lượng trung bình vẫn giữ được đủ độ dẻo để phủ hầu hết các đường cong và góp phần đáng kể vào độ bền của chi tiết. Chúng rất tiết kiệm và tạo ra các bộ phận chắc chắn và nhẹ cho các ứng dụng ô tô, hàng hải và công nghiệp. Sợi bện là loại vật liệu gia cường tương đối nặng thường được sử dụng trong đóng tàu và làm khuôn.
Cách dệt vải được xem là kiểu dáng hoặc hoa văn của nó. Có ba kiểu dệt phổ biến: dệt trơn, dệt satin và dệt chéo. Kiểu dệt trơn là loại rẻ nhất và tương đối ít linh hoạt, nhưng chúng giữ được độ bền tốt khi cắt. Việc các sợi đan chéo lên/xuống thường xuyên làm giảm độ bền của kiểu dệt trơn, mặc dù chúng vẫn đủ dùng cho hầu hết các ứng dụng, trừ những ứng dụng đòi hỏi hiệu suất cao nhất.
Vải satin và vải dệt chéo mềm mại và bền chắc hơn vải dệt trơn. Trong dệt satin, một sợi ngang nổi trên ba đến bảy sợi dọc khác rồi được khâu dưới một sợi khác. Trong kiểu dệt lỏng này, sợi chạy dài hơn, duy trì độ bền lý thuyết của sợi. Vải dệt chéo là sự dung hòa giữa kiểu satin và kiểu dệt trơn, với hiệu ứng trang trí xương cá thường được ưa chuộng.
Mẹo kỹ thuật: Để tăng độ mềm dẻo cho vải, hãy cắt vải từ cuộn ở góc 45 độ. Khi cắt theo cách này, ngay cả những loại vải thô nhất cũng sẽ rủ xuống đẹp hơn trên dáng người.
Gia cường bằng sợi thủy tinh
Sợi thủy tinh là nền tảng của ngành công nghiệp vật liệu composite. Nó đã được sử dụng trong nhiều ứng dụng composite từ những năm 1950 và các đặc tính vật lý của nó đã được hiểu rõ. Sợi thủy tinh nhẹ, có độ bền kéo và nén vừa phải, có thể chịu được hư hại và tải trọng chu kỳ, và dễ dàng xử lý.
Sợi thủy tinh là vật liệu composite được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các vật liệu composite hiện có. Điều này chủ yếu là do chi phí tương đối thấp và các đặc tính vật lý vừa phải của nó. Sợi thủy tinh rất phù hợp cho các dự án hàng ngày và các bộ phận không yêu cầu độ bền và độ chắc chắn cao như vải sợi.
Để tối đa hóa các đặc tính về độ bền của sợi thủy tinh, nó có thể được sử dụng với epoxy và có thể được đóng rắn bằng các kỹ thuật cán màng tiêu chuẩn. Nó lý tưởng cho các ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô, hàng hải, xây dựng, hóa chất và hàng không, và thường được sử dụng trong các sản phẩm thể thao.
Gia cường bằng Kevlar®
Kevlar® là một trong những loại sợi tổng hợp cường độ cao đầu tiên được chấp nhận trong ngành công nghiệp nhựa gia cường sợi (FRP). Kevlar® loại composite có trọng lượng nhẹ, độ bền kéo riêng tuyệt vời và được coi là có khả năng chống va đập và mài mòn cao. Các ứng dụng phổ biến bao gồm thân tàu nhẹ như thuyền kayak và ca nô, tấm thân máy bay và bình áp suất, găng tay chống cắt, áo giáp chống đạn, và nhiều hơn nữa. Kevlar® được sử dụng với nhựa epoxy hoặc vinyl ester.
Gia cường bằng sợi carbon
Sợi carbon chứa hơn 90% carbon và có độ bền kéo tối đa cao nhất trong ngành công nghiệp vật liệu composite sợi gia cường (FRP). Trên thực tế, nó cũng có độ bền nén và độ bền uốn cao nhất trong ngành. Sau khi xử lý, các sợi này kết hợp với nhau để tạo thành các vật liệu gia cường sợi carbon như vải, bó sợi, v.v. Vật liệu gia cường sợi carbon cung cấp độ bền và độ cứng riêng cao, và nhìn chung đắt hơn các loại vật liệu gia cường sợi khác.
Để tối đa hóa các đặc tính về độ bền của sợi carbon, cần sử dụng nó cùng với epoxy và có thể được đóng rắn bằng các kỹ thuật cán màng tiêu chuẩn. Nó lý tưởng cho các ứng dụng trong ngành ô tô, hàng hải và hàng không vũ trụ, và thường được sử dụng trong các sản phẩm thể thao.
Thời gian đăng bài: 19/07/2022
