דלג לתוכן
In English
A material of strong fibers (carbon, glass) in a matrix (e.g. epoxy), with high strength-to-weight and directional properties.
הסבר
היחס בין החוזק למשקל גבוה מאוד, אבל התכונות תלויות בכיוון הסיבים. משתמשים בו בתעופה, בכלי ספורט ובזרועות רובוט מהירות. קשה לחבר אותו ולתקן אותו.
מה זה אומר בפועל
זרוע פחמן במכונת איסוף מהירה מיוצרת משכבות של בד סיבי פחמן ספוג באפוקסי, המונחות בכיוונים שונים (0°, ±45°, 90°) לפי העומסים. החלק עובר אשפרה (Curing) בתבנית בחום, לעיתים גם בלחץ. הסיבים נושאים את העומס, והמטריצה מחזיקה אותם במקומם ומעבירה ביניהם כוח. את הזרוע מחברים לאוגן אלומיניום בהדבקה או בתותבים מודבקים, ולא בקידוח והברגה ישירים.
למה זה חשוב
- קשיחות וחוזק גבוהים במשקל נמוך מאפשרים תאוצות גבוהות במכונות מהירות.
- אפשר לכוון את התכונות לכיוון העומס.
- לסיבי פחמן התפשטות תרמית קטנה מאוד, יתרון במבנים מדויקים.
- עמידות טובה בקורוזיה ובעייפות בהשוואה לאלומיניום.
בעיות נפוצות ופתרונות
- קידוח וחיתוך גורמים להפרדת שכבות (Delamination) → כלים ייעודיים, תמיכה בגב החלק, או תותבים מודבקים במקום חורים.
- מגע בין פחמן לאלומיניום יוצר קורוזיה גלוונית → שכבת בידוד מסיבי זכוכית או מדבק בין החומרים.
- מכה גורמת נזק פנימי שלא נראה מבחוץ → בדיקה חזותית ועל-קולית (Ultrasonic), והגנה באזורים חשופים.
- תכן כאילו מדובר במתכת בעלת תכונות זהות בכל כיוון → לתכנן את כיווני הסיבים ולהתייעץ עם היצרן לגבי עומסים מקומיים.
איפה משתמשים
- זרועות ומלקטים במכונות מהירות
- חלקי מבנה בתעופה ובחלל
- כלי ספורט ואופניים
- להבי טורבינות רוח
- גופי סירות וכלי רכב
- צינורות וגלים קלים
