Budowa nadwozi samochodowych - kompozyty węglowe [cz.3]

MIKOŁAJ KALINOWSKI • dawno temu • 14 komentarzy

W ostatniej części zajmiemy się kompozytem węglowym. Nie zabraknie także drogich, pięknych oraz szybkich samochodów.

Ten artykuł ma 5 stron:

Co to jest kompozyt?

Kompozytem nazywamy materiał utworzony z minimum dwóch materiałów (faz) tak, że uzyskana struktura ma właściwości lepsze (lub nowe) w stosunku do osobno użytych komponentów.

Definicja ta jest jak najbardziej poprawna. Wymaga ona jednak dopełnienia. Kompozyty są materiałami anizotropowymi, tzn. ich właściwości wytrzymałościowe nie są jednakowe we wszystkich kierunkach. Są one także materiałami monoliticznymi (tworzącym jedną strukturę), aczkolwiek widać na nich wyraźną granicę faz. Komponenty tworzące kompozyt, nazywane fazami możemy rozbić na dwie grupy: osnowę i zbrojenie.

Osnowa pełni wiele funkcji, m.in. utrzymuje zbrojenie, zapewnia wytrzymałość na ściskanie, przenosi naprężenia na zbrojenie, zapobiega rozprzestrzenianiu się pęknięć, nadaje gotowym elementom żądany kształt. Najczęściej używanymi materiałami stosowanymi na osnowę są: polimery (np. żywica epoksydowa), metale (np. tytan, nikiel, glin), lub ceramika.

Zobacz również: Rolls-Royce Phantom Series II - prezentacja

Zbrojenie ma za zadanie wzmocnić materiał i zwiększyć jego właściwości mechaniczne. Wyróżniamy dwa rodzaje zbrojenia: proszkowe oraz włókniste. Te drugie może mieć włókna cięte oraz ciągłe.

Podział kompozytów

Czy wiesz, że…

Drewno sosnowe ma większą wytrzymałość właściwą (tj. wytrzymałość na rozciąganie lub ściskanie odniesioną do ciężaru właściwego włókna, czyli gęstości) niż stal. Wytrzymałość ta jest podstawowym wskaźnikiem efektywności włókna.

Wyróżniamy wiele możliwych podziałów materiałów kompozytowych. Wszystkie są słuszne. Do naszego użytku ważne będą tylko dwa podziały: ze względu na pochodzenie i kształt oraz wymiary zbrojenia. Ze względu na pochodzenie, kompozyty możemy dzielimy na:

naturalne - materiały, które zostały wytworzone przez naturę, np. drewno, ścięgna czy tkanka kostna
sztuczne – materiały te zostały sztucznie wytworzone przez człowieka w celu otrzymania wymaganych właściwości

Podział uwzględniający kształt i wymiary zbrojenia:

komponenty zbrojone włóknem — ciągłym, ciętym, wyrobami z włókien (np. maty, tkaniny itp.)
kompozyty umocnione cząstkami
kompozyty umocnione dyspersyjnie

Do najbardziej znanych materiałów kompozytowych, poza wspomnianym wcześniej drewnem i kościami, zaliczamy:

cement – połączenie metalu z ceramiką
duraluminium – stop aluminium oraz dodatków stopowych
żelbeton – materiał ten tworzą pręty stalowe zatopione w betonie
płyta wiórowa – płyta wykonana ze specjalnie przygotowanych wiórów drzewnych sprasowanych z żywicą
szkło zbrojone siatką metalową
kompozyty węglowe – zbrojeniem w tym materiale jest włókno węglowe a osnową żywice