Tejidos de Fibra de Carbono: Qué son y por qué usarlos

Si alguna vez se ha preguntado por qué una pieza de fibra de carbono puede verse diferente de otra pieza de fibra de carbono, no está solo. La fibra de carbono viene en muchos tejidos diferentes y cada uno tiene un propósito diferente, y no es solo cosmético.

Hoja de fibra de carbono Tejido liso Tejido a cuadros Tejido de sarga

Las fibras de carbono están hechas de precursores como el poliacrilonitrilo (PAN) y el rayón. Las fibras precursoras se tratan químicamente, se calientan y se estiran, luego se carbonizan para crear fibras de alta resistencia. Estas fibras, o filamentos, se agrupan en haces que se identifican por el número de filamentos de carbono que contienen. Las clasificaciones de remolque comunes son 3k, 6k, 12k y 15k. La "k" se refiere a mil, por lo que un remolque de 3k está hecho de 3000 filamentos de carbono. Un cable de 3k estándar suele tener 0,125" de ancho, por lo que es una gran cantidad de fibra empaquetada en un espacio pequeño. Un cable de 6k tiene 6000 filamentos de carbono, uno de 12k tiene 12000 filamentos, y así sucesivamente Esta gran cantidad de fibras de alta resistencia agrupadas es lo que hace que la fibra de carbono sea un material tan fuerte.

Fibra de carbono tejida

La fibra de carbono generalmente viene en forma de tela tejida, lo que facilita el trabajo y puede brindar una resistencia estructural adicional según la aplicación. Debido a esto, se utilizan muchos tejidos diferentes para la tela de fibra de carbono. Los más comunes son Plain, Twill y Harness Satin, y entraremos en más detalles para cada uno.

Tejido liso

Una hoja de fibra de carbono de tejido simple se ve simétrica con una apariencia de estilo de tablero de ajedrez pequeño. En este tejido, las estopas se tejen en un patrón arriba/abajo. El corto espacio entre los entrelazados le da al ligamento tafetán un alto nivel de estabilidad. La estabilidad de las telas es la capacidad de una tela para mantener su ángulo de tejido y la orientación de la fibra. Debido a este alto nivel de estabilidad, el liso no es adecuado para capas con contornos complejos, no será tan flexible como algunos de los otros tejidos. Generalmente, las telas de ligamento tafetán son adecuadas para láminas planas, tubos y curvas 2D.

Diagrama de fibra de carbono de tejido liso

Un inconveniente de este patrón de tejido es el fuerte ondulado (el ángulo que forma la fibra cuando se teje, ver más abajo) en las estopas debido a la corta distancia entre los entrelazados. El engarzado fuerte puede crear concentraciones de tensión que pueden debilitar la pieza con el tiempo.

Hoja de fibra de carbono de diagrama de engarce de tejido plano

tejido de sarga

La sarga sirve como puente entre un tejido liso y los tejidos satinados que discutiremos a continuación. La sarga tiene buena flexibilidad y se puede formar en contornos complejos, y es mejor para mantener la estabilidad de la tela que un tejido de satén de arnés, pero no tan bueno como el tejido liso. Si sigue una hebra de estopa en un tejido de sarga, pasa por encima de un número determinado de estopas y luego por debajo de la misma cantidad de estopas. El patrón arriba/abajo crea una apariencia de punta de flecha diagonal, conocida como "línea de sarga". La distancia más larga entre los entrelazados de la estopa significa menos ondulaciones en comparación con un tejido simple y menos concentraciones de tensión potencial.

2×2 Twill es probablemente el tejido de fibra de carbono más reconocible de la industria. Se utiliza en muchas aplicaciones cosméticas y decorativas, pero también tiene una gran funcionalidad, tiene una formabilidad moderada y una estabilidad moderada. Como implica el nombre 2×2, cada remolque pasará por encima de 2 remolques y luego por debajo de dos remolques. Del mismo modo, 4×4 Twill pasará por encima de 4 remolques y luego por debajo de 4 remolques. Tiene un poco más de formabilidad que la sarga 2×2, ya que el tejido no es tan apretado, pero también tendrá menos estabilidad.

Arnés Tejidos De Satén

El tejido satinado se diseñó hace miles de años para fabricar telas de seda con excelentes cualidades de drapeado, a la vez que lucía suave y sin costuras. Para los compuestos, esta capacidad de drapeado significa que puede formar y envolver fácilmente contornos complejos. Debido a que la tela es tan moldeable, espera que tenga poca estabilidad. Los tejidos satinados de arneses comunes son 4 arneses satinados (4HS), 5 arneses satinados (5HS) y 8 arneses satinados (8HS). A medida que aumenta el número de tejidos satinados, la formabilidad aumentará y la estabilidad de la tela disminuirá.

Remolque extendido frente a remolque estándar

El material de remolque extendido puede ser un buen compromiso entre el uso de material unidireccional y material tejido estándar. A medida que un cable de fibra se teje hacia arriba y hacia abajo para crear un tejido, la resistencia se reduce debido al engarce del cable. A medida que aumenta la cantidad de filamentos en un cable estándar, de 3k a 6k, por ejemplo, el cable se vuelve más grande (más grueso) y el ángulo de engarzado se vuelve más duro. Una forma de evitar esto es esparcir los filamentos en un haz más ancho, esto se llama haz extendido y hay un par de ben

beneficios obtenidos al hacer esto.

diagrama de engarce de tejido de remolque extendido hoja de fibra de carbono

El cable extendido ofrece un ángulo de engarzado más pequeño que un tejido de cable estándar y puede disminuir los defectos de cruce al aumentar la suavidad. Un ángulo de engarzado más bajo dará como resultado una mayor resistencia. El material de remolque extendido también es más fácil de trabajar que el material unidireccional y todavía tiene una prevención razonablemente buena de la extracción de fibras.