Kevlar ja Carbon

[J] · Post by **[J]** » Fri Mar 09, 2007 14:53

Mis on olulisemad kevlari (kollased kiud) ja carboni (mustad kiud) omadused ja erinevused? Mõni keemik ja muud teadjad võiks äkki kirjeldada!

pipercub · Post by **pipercub** » Fri Mar 09, 2007 16:31

Kevlar - suurem tõmbetugevus, summutab vibratsioone ja lööke, komposiidi murdumine toimub mikrokiudude tasemel, murrukoht jääb veidike pidama ja on osaliselt parandatav, veidike kergem, odavam, imab niiskust.

Carbon - suurem jäikus ja paindetugevus, puruneb "pauguga".

Uuemad klaasfiibrid on omadustelt neile väga lähedal.

Komposiitides kasutatakse viimasel ajal eri materjale üheaegselt, vastavalt konkreetsele vajadusele.

tulnuk · Post by **tulnuk** » Fri Mar 09, 2007 16:59

Kevlari üks puudusi on üle keskmise kehv töödeldavus, lõigata saab korralikult vaid spets kääridega ja hilisemate karvakeste eemaldamine on üsna lootusetu.

[J] · Post by **[J]** » Mon Mar 12, 2007 14:39

Ka süsiplastist vabalennuplaaneri F1A kere esiosa on servosid täis!

Ropka · Post by **Ropka** » Tue Aug 07, 2007 13:14

kuna siin eriti infot ei leidunud, otsisin välja paar firmat...

kui keegi tahab katsetada/ehitada/parandada/tugevdada riietest miskit siis koht kus neid saab:

Variant Eesti OÜ
http://www.composite.ee/
ladu asub Telliskivi 51, Tallinnas

seal on klaasriiet, kevlarit, söeriiet ja nende mixe, samuti vaikusid
Pakutakse ka miskit vägevat vahtu, millest makette teha, et pärast vormi vms. valmistada.

kohapeal tehakse kohe kõva loeng kasutamisest, töötlemisest ja tugevustest.

teine koht oli ka sealsamas kõvalhoones, Ashland, aga see kolis Jüri tehnoparki

tarts · Post by **tarts** » Tue Aug 07, 2007 13:51

See on hea info.
Arvasin juba, et Eestis ei olegi ühtegi süsinikriidega tegelevat firmat.
Kullo poes küsiti elu hinda mingi süsinikkiud paela eest, vist oli 75.- meeter

arne · Post by **arne** » Tue Aug 07, 2007 16:52

Veebis oli neil küll väga nadi valik väljas, kas kohapeal oli rohkem näha? Üldine probleem on see, et mudeli ehitamiseks sobiv riie ja kiud on täitsa teises kaalukategoorias kui jahi, süsta või spoileri ehitamiseks sobiv.

Arne

vana · Post by **vana** » Tue Aug 07, 2007 18:31

Oleks vast mõttekas kamba peale välismaalt tellimine?

Ropka · Post by **Ropka** » Tue Aug 07, 2007 18:33

ma ei tea ka kui õhukest kellegil tarvis läheb

kohapeal oli 2 paksust söeriiet
klaasriiet eri tihedustega, st tihe riie, siis selline põhumoodi riidekiud (mida soovitati parandamiseks) jne

kollast 1 rull (kevlar)
kollase, musta, valge segu 1 rull
punase seguga 1 rull, mingi eriti kallis kangas
kuna mul riie on olemas, siis väga tähelepanu ei pööranud sellele

epovaiku ja polüestervaiku ka mitmes variandis. (st. erinevaid kõvendeid)

tulnuk · Post by **tulnuk** » Tue Aug 07, 2007 20:50

Ropka wrote:ma ei tea ka kui õhukest kellegil tarvis läheb

kohapeal oli 2 paksust söeriiet
klaasriiet eri tihedustega, st tihe riie, siis selline põhumoodi riidekiud (mida soovitati parandamiseks) jne

Kui räägime samast asjast siis see põhumoodi värk küll mudelismi tarvis ei kõlba, liiga raske ja ebakonkreetse tugevusega.
Üks kvaliteetseimaid klaasriideid peaks olema 54g/m2 kaaluv ja eelnevalt kuumutatud(et seest vaha kätte saada) kangas.

Arne peaks rohkem kursis olema kuid minu mäletamistmööda kaalus see söeriie mida Tragis kasutatakse suts alla 100g/m2, plaanerite puhul eriti raskemaid ei kasutatagi.

Igasugu erineval kujul mudelite jaoks mõistlikus kaalus kosmosematerjale müüb nt Lindinger.

Ropka · Post by **Ropka** » Tue Aug 07, 2007 22:01

noh igatahes on olemas ka sellise kangana nagu teema esimeses postituses on (kõik kiud valged)

üks variant veel, kus saab väiksemaid klaasriide tükke kui kellegil peaks olema vaja parandada miskit, on Kadaka tee arki tee otsast teisele poole jääv Hitehi autoremondi värvifoorum, kus müüakse põhitootena värvi, aga seal on ka klaasriiet väikestes pakikestes. mina kasutan sealt saadud klaaskiudriiet

[J] · Post by **[J]** » Tue Aug 07, 2007 22:41

http://w-hobby.com/?p=Price
Tabeli lõpuosas ka riided ja hinnad (ilmselt siis ülemine piir).
Pildil söest plaaneritiiva esiosa:

tulnuk · Post by **tulnuk** » Tue Aug 07, 2007 23:36

Üks saksa pood veel

tola555 · Post by **tola555** » Wed Aug 08, 2007 18:51

kas keegi teab kevlari murdekoha teravusest rääkida? Olen kuulnud, et jäävad väga teravad ogad püsti. Vastab tõele?

tulnuk · Post by **tulnuk** » Wed Aug 08, 2007 23:14

tola555 wrote:kas keegi teab kevlari murdekoha teravusest rääkida? Olen kuulnud, et jäävad väga teravad ogad püsti. Vastab tõele?

Ta murdub aga ei lagune, teravad servad jäävad süsinik fiibrist.
Sa võid kevlarist pulga pooleks murda, vaik pudeneb kiudude vahelt välja kuid kiud ei purune, sestap on ka igasugune kevlari töötlemine paras piin.

arne · Post by **arne** » Thu Aug 09, 2007 0:00

Tüütu aga mitte võimatu. Lihvimiseks nipid:

1) Märglihvimine - vesi + natuke pesuvahendit. Väga mõnusalt läheb

2) Kahe karedusega klotsid - ~150-200 lõikamise jaoks ja 320-400 karvaeemaldamise jaoks. Väga kena jääb.

Arne

eintsius · Post by **eintsius** » Thu Dec 24, 2009 20:29

Tere,

Sattusin teemale peale, mõtlesin, et kriban natuke selle kohta mida tean. Alustuseks mainiks, et "carbonil", "süsil" jne on olemas eestikeelne nimetus. Selleks on süsinikkiud. Kui see valada mõnda polümeeri (nt epovaiku), siis tekib komposiitmaterjal (materjal mis koosnev kahest või enamast materalist/ainest) nimega süsinikplast.

Süsinikkiud on mehaaniliselt erakordselt tugev. Selle tugevus küündib 6000MPa pingeni (6000N riputatud 1mm2 nööri otsa on tugevuse piiriks). Samas on see jäik materjal, olles võimeline oma jäikuselt asendama või imiteerima terast ja isegi keraamikat. Põhiliseks süsiniku puuduseks on haprus. Kui rääkida jäikusnäitajatest, siis süsinikkiu elastsusmoodul on ca 280GPa kõrgtugeval kiul ning kuni 540GPa kõrgjäigal kiul. Süsinikkiu tihedus on 1750kg/m3. Süsiniku üks hea omadus on väike soojuspaisumine - seda kasutatakse seetõttu näiteks kosmose optikas, saavutamaks kõrget täpsust tugevalt muutuvate temperatuuride keskkonnas

Kevlar on samuti mehaaniliselt väga tugev kiud. Inglise keeles nimetatakse seda tihti "superfiibriks". Selle tugevus küündib 3500MPa. See tähendab, et võrreldes süsinikuga on see pea kaks korda nõrgem. Kui aeglaselt koormata mõlemat materjali, siis Kevlar katkeb 2 korda varem kui süsinik. Lisaks on selle elastsusmoodul 110GPa. Võrreldes süsinikuga on see 2..5 korda elastsem. St sama koormuse juures nõtkub kevlar 2...5 korda rohkem läbi. Samas on Kevlaril sitkus erakordselt kõrge. Just sitkuse tõttu kasutatakse Kevlarit enamasti. Kevlari tihedus on 1440kg/m3. Kevlari üks eriomadus on negatiivse soojuspaisumise omamine. St kuumenedes materjal tõmbub kokku ja jahtudes paisub. Kevlari nõrgaks kohaks on ristikiudu nõrk tugevus ja jäikus.

Rakenduselt kasutatakse süsiniku konstruktsioonidele mehaanilise tugevuse ning jäikuse andmiseks, Kevlar seevastu on kasutusel sitkuse tõstmiseks. Tihti kaetakse süsinikplastist detailid Kevlariga kriitilistes kohtades, mis ei tohi löökkoormusest tingituna puruneda. Kevlaril on olemas hunnik alternatiivseid superfiibreid, mis on võimelised seda otseselt asendama. Nendeks on: Technora, Dyneema, Spectra, Innegra S, Zylon. Enamus neist on lihtsalt Kevlarist madalama tihedusega. Hetkel on need suhteliselt vähe levinud, kuid tulevikus peaks olema lootust ka neile ligi pääseda. Kevlariga kaetakse näiteks purjelaual nina ninga pealmine tekk, et masti kukkumine selle otsa ei purustaks tekki. F1 on vormelitel sildade õõtshoobad kinnitus auto keresse forseeritd Zyloniga, et avarii korral ei lendaks ratas publiku sekka.

Teema esimesele pildil oleva Kevlar/Carbon hübriidkanga eeliseks on samaaegselt süsiniku tugevuse ja jäikuse kombineerimine Kevlari sitkusega. Seda kasutatakse näiteks lennukite tiibade eesmiste pindade katmiseks.

Komposiitmaterjalidel on tugevuse seisukohalt suurimaks probleemiks tootmise kvaliteet. Alates kiudude ja vaigu enda kvaliteedist ning lõpetades immutamise kvaliteediga. Päris palju mõjutab tootmise kvaliteeti vaigu temperatuur. Mida kuumem on keskkond, seda vedelam on vaik - seda paremini immutab kangast. Ise-ehitajad kasutavad tihti 60...80 kraadist temperatuuri, high-tech valdkonnad seevastu 150 kraadi ringis. Neil muidugi on oluliselt paremad vaigud. Lisaks mõjutab immutamise kvaliteeti tugevalt jõud, mis seda sunnib imbuma kangasse. Vaakuminfusioon on üks paremaid iseteostatavaid protsesse (inglise keeles ka resin transfer moulding ehk RTM või VARTM). Seal sõltub vaakumi suurusest ja jaotusest ning temperatuuris väga palju. Samuti on näiteks survevalul surve suurus otseselt määravaks tootekvaliteedile.

[J] · Post by **[J]** » Fri Dec 25, 2009 20:40

Võin omaltpoolt vaatamiseks pakkuda süsinikplastist ülekattega tiivaga lennuki pildi:

Hea meelega loeksin veel soovitusi vaikudest ja mõne sõna ka vormides kasutatavatest vahadest!

eintsius · Post by **eintsius** » Sat Dec 26, 2009 1:45

Vaikudega on "loogika" suhteliselt lihtne: mida parem vaik, seda parem komposiit tekib. Kõige tugevam laialt levinud vaik on hetkel epovaik. Sellel on olemas palju variatsioone (ja kindlasti kvaliteet on äärest-äärde). Enamasti on eesmärgi-põhised või tootmisprotsessi-põhised nende omadused. Näiteks on kõrgemperatuursed, mis alla oma töötemperatuuri ei käitugi üldse normaalselt. Vaakuminfusiooni jaoks on vedelamad vaigud, sest seal peab vaik voolama võimalikult kiiresti läbi kogu vormi, enne polümeriseerumise algust. On olemas veel tulekindlad vaigud.

Epovaiku eristab lisaks heale tugevusele polüestrist keemiliste sidemete tekkimine kidudega, millele see valatakse. St polüestervaigust tehtud komposiit puruneb sisuliselt kiudude vaigust välja tõmbamise kujul. Epol peab kiud katkema.

Ma vaikude brändidest palju ei tea, kuna ei ole olnud põhjust nendega kokku puutuda. Kui on "aerospace" kuskil tootespetsifikatsioonis sees, siis on kindlasti väga kõrge kvaliteet

.

Kõrgekvaliteediliste toodete tootmiseks kasutatakse vaigu vaakumiga õhust tühjendamist. Vaigpurk sisuliselt tõmmatakse vaakumisse ning selles lahustunud õhk lihutsalt mullitab välja - vähem mulle lõpptootes. Tehakse tihti sama pumbaga, millega infusiooni tehakse.

Epovaik on kõige niiskusetundlikum vaik. Sellega tasub toimetada max kuivas keskkonnas. Lisaks peaks kangas ka olema võimalikult kuiv.

Kriban natuke teooriat ka komposiitide kohta:

Fiiberkomposiitmaterjali omadused on põhiliselt fiibri omaduste poolt defineeritud. See tähendab, et kui fiiber ja vaik kombineeritakse, siis tekkinud materjali mehaanilised omadused sarnanevad rohkem fiibri omadustele. Komposiitmaterjali mehaanilised omadused on võimalik esmases lähendused arvutada kasutades mahureeglit: komposiitmaterjali omadused on summa selle moodustavate komponentide omadustest
arvestades nende komponentide mahumurde komposiidis.Näiteks elastsusmoodul:

E = Evaik ⋅Vvaik + Ekiud ⋅Vkiud
E- vastav elastsusmoodul
V-vastav mahu protsent

Süsinikkiul on elastsusmoodul 200GPa++, samas epovaigul on 4GPa. St kui 50/50 on kiud ja vaiku, siis tekib 100GPa lähedane elastsumoodul komposiidil. Sinna valemisse tuleks panna lisaks veel õhumullide osa. St palju mahust mulle, millel on E=0. Samamoodi arvutatakse ka kõik muud tugevus- jne näitajad.

Sellest valemist selgub, et omadused sisuliselt on kokkupandud kiust, vaigust ja mullidest ehk defektidest. Seega väga kehva vaiku ja kangast, mis jätab kõik kohad täis mulle ei tasu valida. Lisaks saab ise kiiresti peast hinnata tekkiva materjali omadusi, kui näiteks lihtsalt vaja seda võrrelda alumiiniumi, terase või näiteks ka puiduga.

Käsitsi lamineeritud komposiit on kuni 80% vaik, vaakumkotis ca 60% vaik, vaakuinfusioon on 40...50% vaik ja autoklaav on kuni 20...40% vaik.

Ma olen siiani ise kasutanud composite.ee-st ostetud vaha. Ei mäleta nime, aga ca 1kg purk maksab miski 250.-. Sellega saab näiteks autot vahatada 4...5 korda. Kuigi ei ole autovaha on see keemiliselt sama asi.
Võis olla Cray Valley või Glascraft toode. Sisuliselt tegemist spetsiaalse vormivahaga.

Üks äge toote kategooria, mida mina pole Eestis näinud on eelimmutatud kangad ehk prepreg´id. Need on väga kõrgekvalitetsed komposiidi algmaterjalid. Sisuliselt on kangas immutautd epoga ning lastud "süldini" kõveneda. Neid kasutatakse põhiliselt lennukite või superautode ehitamiseks. Nende peamiseks eeliseks on iseimmutamise vajaduse ärajäämine. Lihtsalt vormi ja vaakumi alla ning pärast saab kätte väga kvaliteetse lõpptoote. Leidsin Eestist kemikaal.ee lehe, kus on loodud link selliste toodete kohta, kuid see ei tööta veel ja helistanud pole neile

. Ma tean, et prepreg on kordades kallim kui tavalised materjalide, kuid see on paar korda tugevam samaaegselt.

Lõpetuseks: ebay-st saab aeg-ajalt osta mõningaid kanga lappe odavamalt kui poest. Enamasti on neist väljalõigatud kuskilt keskelt mõni tükk, mis ülejäänud 2...10m2 kanga kasutuks muudab suurte konstruktsioonide ehitajate jaoks.

arne · Post by **arne** » Sun Dec 27, 2009 1:18

Kevlar on DuPont'i kaubamärk aramiidkiule. Enamus neist kiududest mis sa üles lugesid, ei ole aramiidkiud - on hoopis polüetüleen, jms. Ja otsesed asendused aramiidile nad ka pole.

Ka süsinikkiu soojuspaisumistegur on negatiivne.

Prepregi kasutamine kodustes tingimustes on üsna keeruline - seda peab hoidma külmikus, kõvastumine toimub kõrgel temperatuuril autoklaavis.

Arne

[J] · Post by **[J]** » Sun Dec 27, 2009 1:46

Ühel heal päeval on vahtplastist "kummilennukite" aeg läbi saanud (algajast saab edasijõudnu) ja asemele tulevad süsiplastist ja kevlarist "pärislennukid":

Pildil pisike plaaneri tiiva test.

eintsius · Post by **eintsius** » Sun Dec 27, 2009 2:02

arne wrote:Kevlar on DuPont'i kaubamärk aramiidkiule. Enamus neist kiududest mis sa üles lugesid, ei ole aramiidkiud - on hoopis polüetüleen, jms. Ja otsesed asendused aramiidile nad ka pole.

Ka süsinikkiu soojuspaisumistegur on negatiivne.

Prepregi kasutamine kodustes tingimustes on üsna keeruline - seda peab hoidma külmikus, kõvastumine toimub kõrgel temperatuuril autoklaavis.

Arne

Ei ole jah aramiidkiud, kuid omadustelt on ekvivalentsed. Technora ja Dyneema on väga ligilähedased oma mehaanilistelt omadustelt ning sitkuselt Kelvarile. Innegra S on oluliselt nõrgem, kuid sitkus on üle 30% kõrgem Kevlarist ja on peaaegu 2x madalam tihedusega. Zylon on väga kõrgete omadustega kiud, olles sama tugev kui süsinik, kuid samaaegselt sitke. Neid kõik kasutatakse Kevlari otsest asenduskiuna väga tihti. Kindlasti nad kõikjale ei sobi, kuid ma ei tea täpseid põhjusi. Oskad äkki täpsustada Arne? Üks asi on kindlasti temperatuuritaluvus. Need mis on polüetüleenil ja polürpüleenil baseeruvad - sulavad väga varakult.

Prpregiga mökerdataks küll kodus, lihtsalt käsitlemine on keerulisem nagu sa mainisid (tehakse vaakumkotis). On olemas ka madalatemperatuursed prepregid. Autoklaavi pannakse see puhtalt seetõttu, et soovitakse "zero defect" komposiiti. Prepregi ladustamine on paras piin - neil on ladustamisaeg piiratud - vaik on alustanud polümeriseerumist ning seetõttu vaikselt kõveneb ajapikku ära. Selle jaoks neid pannakse külmkappi, et jahutamine aeglustaks polümeriseerumist.

eintsius · Post by **eintsius** » Sun Dec 27, 2009 2:03

[J] wrote:Ühel heal päeval on vahtplastist "kummilennukite" aeg läbi saanud ja asemele tulevad süsiplastist ja kevlarist "pärislennukid":

Pildil pisike plaaneri tiiva test.

Tugevusvaruga sai kergelt ülepingutatud?

. Või otsustati pommikindel lennuk ehitada?

[J] · Post by **[J]** » Sun Dec 27, 2009 2:26

See ukrainlaste seerijatoodang. Nad teavad tegelikult päris täpselt, mida teevad:
http://f3j.in.ua/index.php?id=153
Õnnega pooleks on selle tiiva tala just see millest eespool juttu oli - prepregid, autoklaavid jne.

eintsius · Post by **eintsius** » Sun Dec 27, 2009 13:41

Sellel jah päris hästi lahendatud toode. Keskel on sisuliselt I-tala, mis on paindele jäik kuid torsiooni koha pealt on nõrk. Seda on modifitseeritud, et anda talle rohkem nelikanttala kuju, mis kannatab torsiooni suht hästi. Enamuse torsioonjäikusest annavad Kevlar ja klaasplast 45-kraadise nurgaga. Kui kiud on 45-kraadise nurga all tiival, siis tiib paindele ei ole jäik, kuid väändele on väga jäik - kiud hakkab väändel koormust kandma. X-29 ekperimentaallennukil olid tiivad tehtud 45/45 ladminaadiga. Tulemuseks oli see, et tiib sai painduda silmaga nähtavalt manööverdamise ajal, kuid see ei muutnud kunagi oma ründenurka.

arne · Post by **arne** » Fri Jan 01, 2010 16:58

eintsius wrote:
arne wrote:Kevlar on DuPont'i kaubamärk aramiidkiule. Enamus neist kiududest mis sa üles lugesid, ei ole aramiidkiud - on hoopis polüetüleen, jms. Ja otsesed asendused aramiidile nad ka pole.
Ei ole jah aramiidkiud, kuid omadustelt on ekvivalentsed. Technora ja Dyneema on väga ligilähedased oma mehaanilistelt omadustelt ning sitkuselt Kelvarile. Innegra S on oluliselt nõrgem, kuid sitkus on üle 30% kõrgem Kevlarist ja on peaaegu 2x madalam tihedusega. Zylon on väga kõrgete omadustega kiud, olles sama tugev kui süsinik, kuid samaaegselt sitke. Neid kõik kasutatakse Kevlari otsest asenduskiuna väga tihti. Kindlasti nad kõikjale ei sobi, kuid ma ei tea täpseid põhjusi. Oskad äkki täpsustada Arne? Üks asi on kindlasti temperatuuritaluvus. Need mis on polüetüleenil ja polürpüleenil baseeruvad - sulavad väga varakult.

Isiklikku kogemust mul pole, kirjutan teiste inimeste jutu järgi.

Polüetüleeni baasil kiud on väga libedad. Libedemad kui aramiidkiud. Hea komposiidi tegemiseks epovaiguga peaks neid söövitama, et tekiks keemiline side. Suurem venivus + suurem libedus muudavad hea komposiidi tegemiseks raskeks.

Zylon pidi väga raskelt lõigatav ja komposiit raskelt lihvitav olema. Hullem kui aramiid.

Mudeliehitamise seisukohast on tähtis ka see, mis tihedusega kangas kättesaadav on. Aramiidkangast on alates 28 gr/m2 saadaval. Need muud materialid kipuvad olema sellise raskusega, et mudelite juures pole nendega suurt midagi teha.

Arne

[J] · Post by **[J]** » Tue Mar 09, 2010 15:15

http://unitedhobbies.com/UNITEDHOBBIES/ ... duct=10756

http://unitedhobbies.com/UNITEDHOBBIES/ ... duct=10720

Mõnelegi ehk kuluks ära! Hind samuti justkui ei tapa.