Jaką rolę pełni w materiałach kompozytowych zbrojenie.
Jaką rolę pełni w materiałach kompozytowych zbrojenie.
Kompozytami są tworzywa złożone co najmniej dwóch komponentów, z których każdy ma do spełnienia inną rolę. Łączenie w kompozycie materiałów o różnych własnościach umożliwia wykorzystanie ich właściwości w wyższym stopniu niż gdyby były wykorzystane oddzielnie nadając kompozytowi nowe właściwości. Obecne kompozyty są zbrojone różnymi rodzajami włókien, lecz tylko nieliczne z nich znalazły zastosowanie w konstrukcjach lotniczych i kosmicznych wymagających materiałów o szczególnie wysokich własnościach mechanicznych przy małej gęstości. Włókna zbrojeniowe charakteryzują się wzrostem wytrzymałości wraz ze zmniejszaniem ich średnicy. Wysoką wytrzymałość wykazują włókna o średnicy mniejszej niż 15 u-m. Bardzo szerokie zastosowanie znalazły włókna szklane, o przeciętnych własnościach, natomiast w najbardziej odpowiedzialnych elementach kompozytowych samolotów czy urządzeń kosmicznych stosowane są aktualnie włókna węglowe, aramidowe lub borowe.
Właściwości mechniczne i fizyczne ważniejszych włókien stosowanych do zbrojenia kompozytów przedstawia tabela poniżej:
Najbardziej rozpowszechnionym tworzywem do zbrojenia kompozytu jest włókno szklane. Obecnie istnieje wiele rodzajów szkła do produkcji włókien, np. szkła oznaczane literami A, C, S i E, ale tylko szkło E, zawierające około 15% (cięż.) tlenku aluminium i 20% (cięż.) tlenku wapnia, znalazło szerokie zastosowanie w przemyśle lotniczym i kosmicznym.
Włókna szklane wytwarzane są przez topienie szklanych kulek w wannach zaopatrzonych w system otworków o średnicy 0,5-f3 mm, przez które wypływa stopiona masa i wyciągane są włókna, lub przez dozowanie stopionej masy szklanej do specjalnie podgrzewanych łódek platynowych, z których włókna są wyciągane. We wszystkich metodach masa szklana po stopieniu przetrzymywana jest w stałej temperaturze celem jej ujednorodnienia i osiągnięcia określonego stopnia lepkości. W zależności od lepkości stopionego szkła włókna mogą miec średnicę l-e- 25 (im)(przeciętnie ok. 10 (im). W trakcie procesu produkcji włókna pokrywane są tzw. preparacją, tj. substancją chemiczną, zabezpieczającą włókno przed wilgocią i ułatwiającą dalsze jego przetwarzanie na odpowiednie wyroby. Włókno szklane jest stosowane w postaci rovingu, tj. pasm włókien połączonych ze sobą bez skrętu i pokrytych preparacją, oraz wykorzystywane jest również w postaci tkanin o różnym splocie, rovingu ciętego, włó?kien mielonych, mat wykonywanych z rovingu ciętego połączonego lepiszczem itd. Cechą charakterystyczną włókien szklanych jest wysoka wytrzymałością na rozciąganie przy stosunkowo niskim module Younga (mała sztywność), natomiast wysokim module sprężystości przy ścinaniu. Poza tym cechuje je dobra odporność chemiczna i termiczna, wysoka oporność elektryczna, niski współczynnik rozszerzalności cieplnej i niska cena.