Знайомство з демпферними властивостями термопластичних композитних матеріалів CF/PEEK.
Багато людей, можливо, досі пам’ятають статтю, яку вони колись вивчали, про те, що міст у місті Анже у Франції обвалився через те, що солдати марширували в унісон, що викликало резонанс. У статті згадується фізичний термін під назвою «резонанс». Резонанс — це фізичне явище, коли система вібрує з більшою амплітудою на певних частотах і довжинах хвиль порівняно з іншими частотами і довжинами хвиль. У промисловому виробництві також існує термін «механічний резонанс», який означає значне збільшення амплітуди вібрації в механічній системі, коли зовнішня частота близька до власної частоти системи. Коли виникає механічний резонанс, він може впливати на внутрішні компоненти обладнання, потенційно знижуючи точність обладнання, збільшуючи пошкодження від втоми та спричиняючи негативний вплив на наступні виробничі процеси. У важких випадках це може пошкодити саме обладнання або навіть стати причиною виробничих аварій.
Щоб протидіяти негативним ефектам механічного резонансу, технічні спеціалісти можуть вибрати або вставити матеріали з хорошими демпферними властивостями в механічне обладнання або вибрати виробництво самого обладнання з використанням матеріалів з хорошими демпферними властивостями. Демпфування відноситься до фізичного явища, за якого коливальна система або вібраційна система перешкоджає розсіюванню енергії з часом з метою пом’якшення впливу вібрацій. Смоляні матричні матеріали за своєю суттю є хорошими амортизуючими матеріалами, і оскільки композитні матеріали з вуглецевого волокна широко використовують смоляні матриці, вони також мають гідні амортизаційні характеристики. Однак, завдяки їхнім чудовим перевагам у міцності та модулю, характеристики демпфування часто не враховуються. Сьогодні ми представимо деякі з популярних на даний момент термопластичних композиційних матеріалів CF/PEEK, щоб дослідити, чи є їхні властивості демпфірування більш видатними.
Вступ до демпферних властивостей термопластичних композитних матеріалів CF/PEEK:
Коефіцієнт демпфування: Коефіцієнт демпфування є показником здатності матеріалу розсіювати енергію, зазвичай виражений у формі коефіцієнта. Коефіцієнт демпфування термопластичних композитних матеріалів CF/PEEK зазвичай коливається від {{0}}.01 до 0,1, з конкретними значеннями залежно від вмісту волокна та орієнтації.
Температурний вплив: на демпфуючу ефективність термопластику CF/PEEK впливає температура. Поблизу температури склування (Tg) ефективність демпфування може значно змінюватися, часто демонструючи кращі можливості поглинання енергії в умовах високої температури.
Залежність від частоти: демпфіруючі властивості термопластичних композитних матеріалів CF/PEEK змінюються залежно від частоти прикладених навантажень. На низьких частотах матеріал може демонструвати хороший демпфуючий ефект, тоді як продуктивність може знижуватися на високих частотах.
Як підвищити амортизаційні властивості термопластичних композитних матеріалів CF/PEEK:
1. Оптимізація орієнтації та макета волокна:Використання тканих матеріалів або гібридних методів для оптимізації орієнтації та розташування волокон може покращити розподіл напруги та підвищити амортизаційні властивості.
2. Налаштуйте вміст клітковини:Регулювання об'ємної частки волокна без шкоди для механічних характеристик і знаходження відповідного співвідношення може ефективно підвищити амортизаційні властивості.
3. Добавки та модифікатори:Включення демпферів або модифікаторів (таких як частки каучуку або в’язкопружні матеріали) у термопластичну матрицю може посилити поглинання енергії та покращити ефективність демпфування.
4. Використовуйте техніку нанесення шарів:Реалізація багатошарової структури з різними матеріалами, наприклад комбінування шарів із різними характеристиками жорсткості та демпфування, може підвищити загальне розсіювання енергії.
5. Обробка поверхні:Застосування поверхневих обробок або покриттів для покращення з’єднання між волокнами та матрицею може покращити передачу енергії та властивості демпфування за рахунок кращої адгезії.
6. Вибір техніки обробки:Експериментування з різними методами обробки, такими як лиття під тиском, пресування або 3D-друк, може вплинути на орієнтацію та розподіл волокон, таким чином впливаючи на ефективність демпфування.
7. Оптимізація виробничих температур:Розробка композитних матеріалів для певних температурних діапазонів і розуміння в’язкопружної поведінки матеріалів при різних температурах може максимізувати ефективність демпфування.
8. Змішування з іншими композитними матеріалами:Поєднання вуглецевих волокон з іншими типами волокон (такими як скловолокно або натуральні волокна) для створення гібридних композитних матеріалів може ввести додаткові характеристики амортизації, зберігаючи міцність.
9. Включення наноматеріалів:Включення нанонаповнювачів (таких як вуглецеві нанотрубки, графен) у матрицю може покращити механічні характеристики та забезпечити додаткові шляхи для розсіювання енергії, тим самим покращуючи властивості демпфування.
Амортизуючі властивості термопластичних композитних матеріалів CF/PEEK не є унікальними. Термопластичні смоли, такі як поліамід (PA) і поліпропілен (PP), також можуть забезпечувати хороший ефект амортизації, а чудові ефекти поглинання енергії є корисними для підвищення безпеки. Важливим напрямком застосування термопластичних композиційних матеріалів CF/PEEK є автомобілебудування. Додавання термопластичних композитів з вуглецевого волокна посилює ефект поглинання енергії, безпосередньо підвищуючи безпеку пасажирів автомобіля. Це також важлива причина, чому моделі високого класу в індустрії автомобілів з новою енергією, такі як WM Motor U9, Hozon Auto SSR і Xiaomi SU7 Ultra, містять композитні матеріали з вуглецевого волокна.
