שאלות כלליות בקשר לסיבי פחמן (קרבון)

[Tom_22]

בנג'י, תודה על הבהרת דבריי

 

פותה"ש, אם כוונתך לסדנאות שמייצרות חלקים סטטיים לרכב כמו חלקים לפנים הרכב או מכסה מנוע?

במקרה זה, לדעתי, מאחר ואין להם צורך לעמוד בעומס מיוחד, היצור שלהם הוא מינימליסטי (נגיד גם בשביל הפחתת משקל) ויותר לשואו.

[Gavrik]

התחלתי לחקור תנושא ונראה לי שקיבלתי תשובה מספקת שאגב שונה מעט מתשובות חברי הפורום כי כנראה לא ניסחתי את השאלה שלי מספיק טוב.

סה"כ היה לי קשה להבין איך יריעות של בד ממש חזק (סיבי פחמן) שבמצבן הגולמי גמישות נותנות "קושי מבני" שזה אומר עמידות לכוחות כיפוף וכו... (הרי הבד במצבו הגולמי התכופף בקלות)ולאחר מעט מחקר הבנתי שכאשר מקשרים בין כמה יריעות סיבי פחמן עם חומר מקשר (שרף) היריעות יוצרות מבנה כאשר יריעה אחת מתנגדת לכוחות כיווץ והשנייה לכוחות מתיחה

[liav.h]

השאלה היא איך קרבון מקנה בדיוק קושי מבני כאשר הוא מגיע במצב גולמי בתור יריעות בד גמישות שאפשר לחתוך עם מספריים גדולות??

האם זה אומר שכול מיני סדנאות שמשתמשות בסיבי פחמן מרפדות איתם יציקות ומחברות ביניהן עם שרף עושות בעצם עבודה חאפרית כי תכלס השרף נותן את החוזק המבני ושומר על צורת החלק והקרבון זה רק צעד שיווקי?

 

הדוגמה שנתנו לך עם בטון מזויין במוטות ברזל הוא הדוגמה הקלאסית שמדגימה בצורה מדוייקת איך שילוב של שני חומרים שונים יוצר חומר מרוכב חזק בהרבה.

אם תבצע הדבקה רק עם השרף בלבד, תקבל חלק שלא יחזיק מעמד זמן רב. כמה מכות, והשרף פשוט יסדק וישבר, בדיוק כמו עמודי בטון ללא חיזוקי מוטות ברזל ברעידת אדמה - יתפוררו.

 

תתפלא, אבל גם לסיבי הבד של החולצה שלך יש חוזק רב.

פעם נשפך לי דבק מהיר דליל על החולצה. כמה שניות עברו וכל האזור הספוג התקשה לחלוטין. ניסיתי לכופף אותו, והחולצה פשוט נשברה.

 

הבדל החוזק בין סיבי קארבון לסיבי כותנה הוא עצום.

קארבון חזק למתיחה פי 5 מפלדה.

 

והשרף (לרוב מדובר בדבק איפוקסי יעודי ללמינציה), כשהוא מתייבש הוא קשה מאוד, אבל גם שביר כמו זכוכית.

רק בשילוב עם סיבים, מתקבל חומר מרוכב חזק ועמיד.

[yehuda-k]

אפשר לעשות מוצר שמשקלו יהיה 10 ק"ג מקארבון, ואת אותו מוצר רק 7 ק"ג מאלומניום שגם יהיה חזק יותר או שאפשר ב 5 ק"ג מקארבון, שיהיה חזק יותר משניהם, הכל בגאומטריה ובתכן.

 

כדי לחדד את הנושא-

בעבודה מקצועית, החלק מסיבי הפחמן יהיה תמיד קל יותר עבור אותו חוזק נדרש.

 

יהודה

[bengee]

יהודה, זה ידוע, הדוגמה שנתתי איננה דוגמה מוחשית אלא רעיונית, ניתן לייצר שלדת אופניים למשל, מעשר קילו קארבון, שבע קילו אלומיניום, או אפילו מעשרים ק"ג פלדה יצוקה, ואפשר גם בחצי מהמשקל.

 

מוצר טוב לא בהכרח תלוי בחומר ממנו הוא עשוי, הסוד הוא בהתאמת החומר לאפליקציה ובתכן.

[COMMANDER]

מבחינת ההגדרה הבסיסית חומר מרוכב composite material הוא כל חומר המורכב משני חומרים שונים בתכונותיהם אשר יוצרים כשהם משולבים יחד חומר עם תכונות חדשות. גם לוח של דיקט (עץ לבוד) הוא חומר מרוכב אשר נוצר משכבות של פורניר עץ ודבק .

לסיבי פחמן יש יתרונות בשימוש בתעופה אבל יש גם חסרונות: הם לא מוליכים ולכן רגישים למכת ברק , למשל. קשה יותר לגלות פגמים ולבצע תיקונים מבניים, וכו'

[Tom_22]

קומנדר, אני עקרונית מסכים איתך לגבי החסרונות שציינת, אבל הסתכל נא על המסמך הראשון שצירפתי בהודעה #11 (בדגש על עמודים 12-13).

אותם חומרים שבשימוש צריכים לעמוד בתקנים מסויימים כדי למזער את החסרונות המדוברים אם לא להתגבר עליהם באופן טוב יותר מחומרים אחרים.

 

הערת אגב - יצא לי לטוס בארה"ב על מטוס סירוס (שבנוי מחומרים מרוכבים) שנפגע בעברו פעמיים מברק ולא נגרם לו נזק כלשהו.

עריכה אחרונה ב-27 ליוני, 2014 על ידי Tom_22

[liav.h]

סיבי פחמן מוליכים לא רע בכלל...

אבל שאר הדברים שציינת נכונים.

 

דוגמה לטיסן שנתקע בכבלי חשמל.

השחור שמדלדל הם סיבי הפחמן וכל האיפוקסי התאדה מהחום.

 

עריכה אחרונה ב-27 ליוני, 2014 על ידי liav.h

[elik0]

לא עברתי על השרשור, אבל מי שבנה את שלדת הקרבון שנבחנה כנראה לא ידע מה הוא עושה.

למשל

http://www.youtube.com/watch?v=xreZdUBqpJs

 

[elik0]

לא עברתי על השרשור, אבל מי שבנה את שלדת הקרבון שנבחנה כנראה לא ידע מה הוא עושה.

למשל

http://www.youtube.com/watch?v=xreZdUBqpJs

 

[stillness6]

קצת נתונים יבשים של אלומיניום ושל סיבי פחמן לצורך השוואה תכונות מכניות:

 

http://homepages.which.net/~paul.hills/Materials/MaterialsBody.html

 

ניתן לראות שנק' הכניעה של קרבון היא פי 4 מנק' הכניעה של אלומיניום.

ונ' השבר היא פי 9 מנק' השבר של אלומיניום.

** בנתך שנבדק

***באם נבדק כהלכה.

 

מנתונים אלה אפשר לראות שהקרבון לא כ"כ פריך בהשוואה לאלומיניום, אני מניח שבגלל התרכובת (פלסטית? תרכובת תרמוסטית)

[COMMANDER]

קומנדר, אני עקרונית מסכים איתך לגבי החסרונות שציינת, אבל הסתכל נא על המסמך הראשון שצירפתי בהודעה #11 (בדגש על עמודים 12-13).

אותם חומרים שבשימוש צריכים לעמוד בתקנים מסויימים כדי למזער את החסרונות המדוברים אם לא להתגבר עליהם באופן טוב יותר מחומרים אחרים.

 

הערת אגב - יצא לי לטוס בארה"ב על מטוס סירוס (שבנוי מחומרים מרוכבים) שנפגע בעברו פעמיים מברק ולא נגרם לו נזק כלשהו.

 

במטוסים בהם נדרש לעמוד בדרישות רישוי למכת ברק משולבת בחומר המרוכב רשת (mesh) או פילם של חומר מוליך אשר מעביר את האנרגיה החשמלית על פני המעטפת החיצונית של המטוס.

[Tom_22]

אישית אני מכיר בכך.

דוגמה בולטת במטוסים הוא באף היכן שמכ"מ מז"א נמצא.

החלק בנוי מתרכובת פלסטית ובעלת רצועות מוליכות בדיוק בגלל ענין הברקים.

[מרק10]

קצת נתונים יבשים של אלומיניום ושל סיבי פחמן לצורך השוואה תכונות מכניות:

 

http://homepages.which.net/~paul.hills/Materials/MaterialsBody.html

 

ניתן לראות שנק' הכניעה של קרבון היא פי 4 מנק' הכניעה של אלומיניום.

ונ' השבר היא פי 9 מנק' השבר של אלומיניום.

** בנתך שנבדק

***באם נבדק כהלכה.

 

מנתונים אלה אפשר לראות שהקרבון לא כ"כ פריך בהשוואה לאלומיניום, אני מניח שבגלל התרכובת (פלסטית? תרכובת תרמוסטית)

ההשוואה בקישור שצירפת בין אלומיניום לקרבון לוקה בחסר.

 

בהשוואה בחרו באלומיניום כמעט טהור קרי 99 אחוז אלומיניום במצב O כלומר אלומיניום שעבר הרפייה לשם קבלת חוזק נמוך וכמובן רך מאוד המשמש לייצור פחיות משקה.

 

בתעשיה מקובל להשתמש בפחי אלומיניום 5052-H32 או באלומיניום 6061-T6 שהינם בעלי גבול כניעה השווה כמעט לסיבי פחמן.

 

בתעופה משתמשים באלומיניום 2024-T6 שהינו בעל תכונות חוזק גבוהות.

[COMMANDER]

גם באלומיניום 7075 שהוא חזק יותר מן ה 2024