Fibër Karboni kundrejt Fiberglasit: Pse ka një diferencë të madhe në çmim dhe performancë për të njëjtin lloj fibri?

Fibër Karboni kundrejt Fiberglasit: Pse ka një diferencë të madhe në çmim dhe performancë për të njëjtin lloj fibri?

A keni pyetur ndonjëherë këtë? Një shkop peshkimi me fibër karboni të lartë mund të kushtojë mijëra dollarë, ndërsa një shkop i zakonshëm nga fibër qelqi mund të merret me dhjetëra dollarë. I njëjti "fibër", emri tingëllon si gjenerush, por pse në çmim dhe performancë ka hap një boshllëk si midis "aristokratit" dhe "popullit të thjeshtë"? Sot do ta analizojmë këtë çift "në familjen e fibrave", carbon fiber dhe fiberglass, për të parë se çfarë dallimesh të brendshme kanë në realitet.

Nga një sfond tjetër: "gjenerata e dytë e pasurisë" dhe "punëtorët" e botës së materialeve.

Për t'i kuptuar dallimet, duhet të fillojmë me "fisnikërinë".

Fiberglass

Përbërësi kryesor është silici, dhe këto materiale të para gjenden në rezerva të mëdha në tokë me kosto të ulët. Përmes proceseve të shkrirjes me temperaturë të lartë, tërheqjes dhe të tjerash, prodhohet fibra e qelqit. Është si një prejardhje e zakonshme por shumë e fortë "bërëse", e cila me raportin çmim-performancë sfidon botën.

Fije karboni

Përbërësi kryesor është karboni. Pararendësit e tij zakonisht janë polimerë organikë si poliakrilonitrili, asfalti ose fibrat e viskozës. Këto fije duhet të përpunohen nën trajtim me karbonifikim dhe grafifikim me temperatura mijëra gradë të larta, nën mbrojtjen e gazrave inerte, për të nxjerrë atomët jokarbonikë, dhe në fund të formojnë një supermaterial që përmban më shumë se 90% karbon. Ky proces është i ndërlikuar, i konsumueshëm energjie, me pengesa teknike të forta, në industrinë e materialeve quhet "çeliku". Fija e karbonit, prandaj, është edhe si një e rritur me kujdes, e cila konsumon sasi të mëdha burimet "fëmijë i pasur i gjeneratës së dytë" ose "atletë i nivelit të lartë".
Që nga lindja, është e destinuar të ketë dallime në çmim. Një përdorim i "rërës", një përdorim i "lëndës së parë kimike + procesi kompleks", çmimi "i nobël" i fibër karboni që nga fillimi është fshehur.

Performanca PK: Pse fibra e karbonit është "Mbretëresha"?

Nuk mjafton të shikojmë CV-të, duhet të shikojmë realitetin. Këtu është një tabelë krahasimi performancash për t'ju dhënë një ide:

Fokusohuni në "modulin" :Mund ta konsideroni modulin si "fortësinë" e materialit.

Fiberglass

Si një kallam i fortë, është i fortë dhe nuk çeloset lehtë, por kur e thyen me forcë, lakohet dhe deformohet në mënyrë të konsiderueshme.

Fije karboni

Si një shufër eliku e fortë, nuk është vetëm e fortë, por gjithashtu jashtëzakonisht e rezistentë ndaj deformimit. Përdorni të njëjtën forcë për ta thyer, pothuajse nuk lëviz.
Kjo karakteristikë e "moslakjes" është kritike në fushën e lartë. Për shembull:

(1) Mjeti F1: karkasa duhet të jetë jashtëzakonisht e ngurtë për të ruajtur manovrimin e saktë gjatë kthesave me shpejtësi të lartë, çdo deformim i vogël është fatal.
(2) Ajrohapesore: strukturat e krahut dhe trupit të aeroplanit kërkojnë deformim minimal nën ngarkesa të larta për të siguruar performancën aerodinamike dhe sigurinë.
(3) Raketë e parë e badmintonit: në momentin e goditjes së topit, sa më i vogël të jetë deformimi i kornizës së raketës, aq më i drejtpërdrejtë transferimi i fuqisë, ndjesia më e qartë, që është përvoja e sjellë nga "fibra karboni me modulus të lartë".

Secila ka dobësitë e veta

fiber karbon:

(1) E thyeshme: megjithëse është e fortë dhe e fortë, por rezistenca e dobët ndaj goditjeve, nga goditjet e ashpra të objekteve të mprehta është e lehtë të thyehet, në vend të përkuljes.
(2) Përcjellshmëria: kjo është një avantazh dhe një disavantazh në të njëjtën kohë. Kur nevojitet izolim (si në pajisjet elektrike), bëhet një rrezik i fshehur.
(3) Çmimi: përsëri, i shtrenjtë!

Fiberglass

(1) fortësi e mirë: rezistenca ndaj goditjeve është më e fortë se fibra karboni, mund të tharret vetëm pas goditjes, jo të shtypet menjëherë.
(2) Izolim i mirë: materialet izoluese elektrike të shkëlqyera, një gamë më e gjerë aplikimesh.
(3) Avantazh i kostos: atëherë kur nuk kërkohet ngurtësi ekstreme dhe peshë e lehtë, është mbreti i papërshkueshëm i raportit çmim-performancë.

Larg Skenariu

"Pjesëtimi i punës" midis dy llojeve të fibrave është mirë i vendosur dhe në thelb është një ekuilibrim midis "kërkesave për performancë" dhe "buxhetit të kostos":

Fibra karboni: "mbreti i performancës" në fushën e lartë

(1) Ajrohapesore: fuselazhi i avionit, montimet e satelitëve (ulja me 30% e peshës mund të ulë në mënyrë të konsiderueshme konsumin e karburantit dhe koston e hedhjes në orbitë);
(2) Prodhimi i lartë: trupat e superautomobilave, pjesët e garave F1, rrotat prej fibra karboni (duke marrë parasysh të fortësinë dhe lehtësinë);
(3) Mjete sportive: raketat e shtrenjta badmintoni, shishat e peshkimit, ski-t (modul i lartë elasticiteti, ndjesi më e saktë);
(4) Skenarë speciale: ekuipman mjekësor, ekuipman ushtarak (rezistencë ndaj temperaturës së lartë, rezistencë ndaj korrozionit dhe pa pengesa magnetike).

Fiberglass: "Loja praktike" në jetën e përditshme

(1) Industria e ndërtimit: panelë izolimi për mure të jashtëm, pllaka prej plastike të forcuar me fibra qeri, panele kundër korrozionit (rezistente ndaj motit dhe të kostos së ulët);
(2) Transporti: kompartimente kamionësh të ftohura, struktura RV, hullat e përgjithshme të anijeve (rezistente ndaj korrozionit, të lehta për formim);
(3) Elektrike dhe elektronikë: bazë pllaku të qarkut, manikë izolimi (izolim i mirë, ekonomik);
(4) Artikuj të përditshëm: mobilje prej plastike të forcuara me fibra të xhamit (FRP), kosh mbeturinash miqësorë me ambientin, tuba (të qëndrueshëm dhe me kosto të kontrolluar).

Për ta përmbledhur: pse është kaq e gjerë bresa?

Duke u kthyer te pyetja jonë fillestare, përgjigja është e qartë:

Lënda e parë dhe procesi: Përgatitja e fibrës së karbonit është një "rinisje nga errësira", dhe kostoja e lëndës së parë dhe e proceseve është shumë më e lartë sesa ajo e fibrës së xhamit të nxjerrë me shkrirje.

Kufiri i Performancës: Fibra e karbonit në indikatorët kryesorë të fortësisë specifike dhe modulusit specifik, arrin shkatërrimin e fibër qelqi, veçanërisht në fushën e ngurtësisë dhe zvogëlimit të peshës ka kërkesa të pakthyera, gjë që e bën të papërzëvendosshme.

Tregu dhe Pozicionimi: Fibra e karbonit shërben industrive të avancuara dhe konsumatorëve të nivelit të lartë, dhe është një produkt i 'drejtuar nga teknologjia'; fibra e qelqit kultivohet thellë në një gamë të gjerë fushash industriale dhe civile, dhe është një produkt i 'drejtuar nga tregu'.

Pra, herën tjetër që peshoni një shkop peshkimi ose një kuadër biçiklete prej fibër karboni, ajo që ndiejni nuk është vetëm lehtësia dhe fortësia e produktit, por gjithashtu një sistem i tërë i shkencës së materialeve të përparuara, teknologji komplekse dhe përmbledhje e kërkimit të performancës ekstreme. Nga ana tjetër, fibra e qelqit është një 'miq shoq' i heshtur, i besueshëm dhe i mundshëm në jetën tonë.