סיבי פחמן מרוכבים פולימרים מחוזקים (CFRP) הם חומרים קלים וחזקים המשמשים לייצור מוצרים רבים המשמשים בחיי היומיום שלנו. זהו מונח המשמש לתיאור מחוזק סיבים חומר מורכב המשתמש בסיבי פחמן כמרכיב המבני העיקרי. יש לציין כי ה- "P" ב- CFRP יכול לעמוד גם על "פלסטיק" במקום "פולימר".
באופן כללי, מרוכבים CFRP משתמשים בשרפים נגד-תרמית כגון אפוקסי, פוליאסטר, או אסטר ויניל. למרות ש שרפים תרמופלסטיים משמשים בתרכובות CFRP, "מרוכבים תרמופלסטיים מחוזקים על ידי סיבי פחמן" נוהגים לרוב לפי ראשי תיבות משלהם, מרוכבים CFRTP.
בעבודה עם מרוכבים או בתעשיית המרוכבים, חשוב להבין את המונחים ואת ראשי התיבות. חשוב מכך, יש צורך להבין את תכונות של מרוכבים FRP ויכולות החיזוקים השונים כגון סיבי פחמן.
תכונות של מרוכבים CFRP
חומרים מורכבים, מחוזקים בסיבי פחמן, שונים ממרכיבי FRP אחרים המשתמשים בחומרים מסורתיים כמו פיברגלס או סיבי ארמיד. התכונות של מרוכבים CFRP המועילים כוללות:
קל: מסורתי מרוכבים מפיברגלס מחוזק שימוש בסיבי זכוכית רציפה עם סיב של 70% זכוכית (משקל זכוכית / משקל כולל), לרוב צפיפות של 0.65 ק"ג לאינץ מעוקב.
בינתיים, מרוכב CFRP, בעל משקל סיבים זהה של 70%, עשוי בדרך כלל להיות בצפיפות של £ 0.50 פאונד לאינץ 'מעוקב.
חוזק מוגבר: לא רק שהם מורכבים מסיבי פחמן במשקל קל יותר, אלא שקומפוזיציות CFRP חזקות ונוקשות הרבה יותר ליחידת משקל. זה נכון כאשר משווים מרוכבים של סיבי פחמן לסיבי זכוכית, אך ביתר שאת בהשוואה למתכות.
לדוגמה, כלל אצבע הגון כשמשווים פלדה למרכיבי CFRP הוא שמבנה של סיבי פחמן בעל חוזק שווה שוקל לעתים קרובות 1/5 מזה של הפלדה. אתה יכול לדמיין מדוע חברות רכב חוקרות שימוש בסיבי פחמן במקום פלדה.
כאשר משווים מרוכבים CFRP לאלומיניום, אחת המתכות הקלות ביותר בשימוש, הנחה סטנדרטית היא שמבנה אלומיניום בעל חוזק שווה עשוי לשקול פי 1.5 מזה של סיבי הפחמן מבנה.
כמובן שיש הרבה משתנים שיכולים לשנות את ההשוואה הזו. דרגתם ואיכותם של חומרים יכולים להיות שונים, ועם חומרים מרוכבים, ה- תהליך ייצור, ארכיטקטורת סיבים, ויש לקחת בחשבון את האיכות.
חסרונות של מרוכבים CFRP
עלות: למרות חומר מדהים, יש סיבה לכך שלא משתמשים בסיבי פחמן בכל יישום בודד. נכון לעכשיו, מרוכבים CFRP חסרי עלות במקרים רבים. תלוי בתנאי השוק הנוכחיים (היצע וביקוש), סוג סיבי הפחמן (חלל מול כיתה מסחרית), וגודל הגרירה של הסיבים, מחיר סיבי הפחמן יכול להשתנות באופן דרמטי.
סיבי פחמן גולמיים על בסיס מחיר לכל פאונד יכולים להיות יקרים מכל פי חמישה עד פי 25 מפיברגלס. הפער הזה גדול עוד יותר כאשר משווים פלדה למרכיבי CFRP.
מוליכות: זה יכול להיות גם יתרון למרכיבי סיבי פחמן, או חסרון תלוי ביישום. סיבי פחמן הם מוליכים ביותר ואילו סיבי זכוכית הם בידודיים. רב יישומים משתמשים בסיבי זכוכית, ואינם יכולים להשתמש בסיבי פחמן או מתכת, אך ורק בגלל המוליכות.
לדוגמא, בתעשיית השירות, מוצרים רבים נדרשים להשתמש בסיבי זכוכית. זו גם אחת הסיבות לכך שסולמות משתמשים בסיבי זכוכית בתור מסילות הסולם. אם סולם פיברגלס היה בא במגע עם קו חשמל, הסיכוי להתחשמלות הוא הרבה יותר נמוך. זה לא יהיה המקרה בסולם CFRP.
למרות שהעלות של מרוכבים CFRP עדיין נותרה גבוהה, ההתקדמות הטכנולוגית החדשה בייצור ממשיכה לאפשר מוצרים חסכוניים יותר. יש לקוות, שבחיינו, נוכל לראות סיבי פחמן חסכוניים המשמשים במגוון רחב של יישומים לצרכנים, תעשייתיים ורכב.