Пултрузияланған көміртегі талшығынан жасалған труба мен болат: Тапсырыс берер алдында сатып алушыларға не айтамын

Мен 1989 жылдан бастап композиттер саласында жұмыс істеймін. Алдымен қолмен қабаттап орналастыру, сосын 1990-шы жылдардың ортасынан бастап пултрузия әдісімен өндіру. Мен өзім еске сыймайтындай көп санда жол жасадым. Әрбір аптада біреу қоңырау шалып, әрдайым бірдей сұрақ қояды. Олардың құрылымындағы болат түтікті пультрленген көміртекті талшық тҮБЕ орнына қойса бола ма?

Кейде жауап «иә» болады, және бұл шекарасыз айқын. Кейде мен оларды оған қарсы көндіремін, сондықтан тапсырыс жоғалады. Бұл қанағаттанарлық. Салауда істегенде қираған түтік менің сатпаған түтігімнен екімізге де көп құн тұрады.

Тығыздық — барлық дәлелдеме

КТТ-ның тығыздығы мен болаттың тығыздығы — бірінші сандар, оларды мен кестеге енгіземін. Көміртекті талшықпен күшейтілген полимер — 1,55–1,60 г/см³. Жұмсақ болат — 7,85. Алюминий — 2,70. Бірін екіншісімен тең өлшемдерде ауыстырсаңыз, салмақ шамамен 80 пайызға азаяды.

Бірақ ешкім осылай сатып алмайды. Сіз материалға қарай қайта жобалайсыз, оны істеген кезде шынайы үнем 55 пен 70 пайыз арасында, бұл иілу қаттылығы тең болғанда болады. Әлі де өте көп. Екі метрлік мачтада бұл бір адамның оны көтеруі мен екі адамның әбден қиналуы арасындағы айырма.

Осы айырма сондықтан пультрудацияланған көміртекті талшықты түтік  сатып алушының қатаң салмақ шегі болғанда және жобалауда қосымша орын қалмағанда алдымен пайда болады.

Бұл бөлімді көптеген тәжірибелі тұтынушылар өткізіп жібереді. Болаттың модулі 200–210 ГПа құрайды. Қалыпты модулді пультрудацияланған CFRP-ның осьтік бағыттағы модулі талшық көлемдік үлесіне байланысты 130–165 ГПа аралығында болады. Килограмына есептегенде көміртектің жеңісі шамамен сегіз есе. Көлденең қимасы бойынша болат қаттырақ. Егер сіздің жұмысыңыз салмақпен емес, кеңістікпен шектелген болса, онда болат тиімдірек таңдау болады, мен бұны телефон арқылы да айтып беремін.

Мағыналы беріктік сандары

Köміртекті талшықтың түтік күші — бұл жерде маркетинг тым айғақты. Сатыс парақтарында 3500 МПа көрсетілген, себебі бұл — шикі талшықтың тартылу беріктігі, емес — композиттің (ламинаттың) беріктігі. Осы көрсеткіштерді елемеңіз.

Шынымен бірбағытты көміртекті талшықтың экструдерленген профилі 55–65 пайыздық талшық көлемінде T700 класындағы жіптерді қолданғанда осьтік тартылу беріктігі 1500–2400 МПа құрайды. Q235 болатының ағу беріктігі шамамен 370–500 МПа. Тығыздыққа бөлген кезде меншікті беріктік айырымы 15–20 есе аралығында болады. Бұл — өнімді жобалау үшін маңызды сан.

Көлденең тартылу — басқаша жағдай, оны ешкім басып шығармайды. Мүмкін, 30–60 МПа, себебі жүкті талшық емес, балқытқыш (резина) ұстайды. Аралық қабаттар арасындағы жанасу қысымы 40–77 МПа аралығында. Осы жерден ақаулар пайда болады. пультрудацияланған көміртекті талшықты түтік қызметте болатын бұйым осьтік тартылу кезінде сирек қираған. Ол қандай да бір заттың оны бүйірінен сығуынан қираған.

Экструдерлеу сізге не береді және не алады

Пултрузия үздіксіз ровингті смола баннына және қыздырылған калыпқа тартады. Барлығы нөл градус температурада жұмыс істейді. Сіз кез келген коммерциялық үдерісте қолжетімді ең жоғары талшық көлемдік үлесін және осы бағада орамды құбырмен салыстырғанда айтарлықтай жоғары осьтік қаттылықты аласыз.

Алайда, сізге қиғаш беріктік берілмейді. Әдетте беткі қабат болады, кейде ауыр бөліктерде жеңіл тігіс матасы қолданылады, бұған дейін барлығы осындай. Орамды құбыр ±45 градустық қабаттарды қамтиды. Пултрузияланған көміртекті құбыр негізінен мұны істемейді. Сондықтан ол бұралуға қарсы төзімсіз және радиалды жинақталған жүктемелерге қарсы төзімсіз.

2019 жылы мен әкелушінің 14 мм шыңының бойымен толығымен жарылуын көрдім. Аккумуляторлық құралмен қатты бекітілген шланг қысқышы. Қысқыш ешқашан сырғып кетпеді. Құбыр алдымен қиғаш бағытта, таза иілу кезінде көтере алатын жүктеменің шамамен үштен бірінде қираған.

Бұл дыбыс сіздің есіңізде ұзақ уақыт қалады.

Өзіңізді ұялтпайтындай өлшемді таңдау

Өлшемдеу — бұл ең қымбат қателердің орын алатын жері. Әрбір пултрузияланған көміртекті талшықты түтікше сыртқы диаметрі (OD), ішкі диаметрі (ID) және ұзындығы бойынша сатылады, ал сатып алушылар бірінші екеуіне назар аударса, үшіншісі ғана оның жұмыс істеуін немесе істемеуін шешеді.

A6 мм көміртекті талшықты түтікше бұл каталогтағы ең кіші өлшем. Әдетте сыртқы диаметрі 6 мм, қабырғасының қалыңдығы 1 мм. Жеңіл квадрокоптерлердің иіндері, шатыр таяқшаларының ұштары, радиобасқарылатын моделдердің итергіш таяқшалары, аттасу буындарының байланыс таяқшалары. Қабырғасының қалыңдығы 1 мм болғанда, ламинат өте жұқа болады, сондықтан ұқыпсыз қолданылған бұрғылау бұрғысы шығу жағында ламинаттың қабаттарын бөліп тастайды, ал оны қалпына келтіруге болмайды. Бұрғылау кезінде түтікшенің ішіне тығын қойыңыз немесе шашырауға төзімді болыңыз.

14 мм көміртекті талшықты түтікше — менің ең көп қолданылатын өлшемім. 14×12 немесе 14×10, кейде телескоптық жинақтар. Фотоаппараттың сырғыту құрылғылары, ағаштарды кесуге арналған таяқшалар, геодезиялық таяқшалар, ұшуға арналған таяқшалар, антенналардың тірек таяқшалары. Бұл диаметрде қабырғаның қалыңдығы — нағыз шешім қабылдауға тура келетін фактор, бірақ көпшілік адамдар қабырғаны тым жұқа етеді. 14 мм түтікшеде 1 мм қабырға — бұл иілу күшінде ішуге арналған сорғышқа ұқсайды.

2000 мм көміртекті талшықты түтік толығымен әңгімені өзгертеді. Екі метрде геометрия материалдың орнына келеді. Ұшында жүктеме болған 14 мм түтік иілумен, емес, беріктікпен анықталады. Эйлер формуласы бойынша Pкритикалық = π²EI / (KL)². Ұзындықты екі еселеңіз — критикалық жүктеме төрт есе азаяды. Мен сатып алушылардың 5 кг ұш жүктемесі үшін 2000 мм 6 мм түтік таңдауын көрдім. Мен телефонды көтергенше математика «жоқ» деп жауап берді. Ол шамадан тыс иіліп, сосын бүгіледі.

Телескоптық жұмыстар үшін овалдық пен түзудің дәлдігі туралы жазбаша сұраңыз. Бір метрге бір миллиметр — қалыпты көрсеткіш. Сыртқы диаметрдің ±0,1–0,2 мм дәлдігін қол жеткізу мүмкін; ал арзан тұратын тәжіриbesіз тәжірибе қосымшалары осы дәлдікті қамтамасыз ете алмайды, сондықтан сіздің бөліктеріңіз жерде жартылай шығып қалады.

Қашан 4 дюйм дұрыс, ал қашан ол ақмақтық

A4 дюйм көміртекті талшықты түтік бұл 101,6 мм сыртқы диаметр. Бұл құрылым, құрылғы емес. Сізге минимум 4–6 мм қабырға қажет, әйтпесе сіз материалдың шекті мүмкіндіктеріне жеткенше-ақ жергілікті иілу пайда болады.

Сол өлшем үшін құрал-саймандар қымбат тұрады. Үлкен калып, ауыр тартқыш және қалың бөлік ішіндегі экзотермия өзіндік мәселелер туғызады. 6 мм қабырғадағы смоланың ортасындағы экзотермия ламинатты ішінен сыртқа қарай жарықтатуға жеткілікті болады. Сырттан ешқашан көрінбейді.

Біз әрбір қалың қабырғалы бұйымды бөліп, тексереміз. 2021 жылы бір тапсырыста мен беткі сапасы тым жақсы көрінетінін көргеннен кейін оны сұрадым және ондағы үш үлгіде орталықтағы жарықтарды таптым. Барлық партияны жоққа шығардық. Тәжірибелік тұтынушы бір апта бойы дәлелдеді.

4 дюйм болғанда, әр жерде көміртекті пайдалану қажет пе деп сұраңыз. Гибридті қабаттама — қаттылық үшін сыртқы қабатта көміртек, ал құны мен соққыға төзімділік үшін ішкі қабатта шыны — жиі 80 пайыздық өнімділікті жарты бағаға қамтамасыз етеді. Мен бұны үнемі айтамын. Бұл маған пайданың азаюына әкеледі, бірақ мен әрі қарай айтамын.

Сатып алушылар өздерінің трубаларын қалай бұзады

Қысқыштар — бірінші өлтіруші. Ешқашан тартылған бетке тікелей қысқыш қоюға болмайды. Алюминий феррульді бекітіңіз, ішкі тығын орнатыңыз немесе резеңке қаптамалы бөлінетін блок қолданыңыз. Түтік қысқыштың айналу моментіне қарамайтын.

Содан кейін гальваникалық коррозия бар. Көміртекті талшық электр өткізгіш және алюминийге немесе болатқа қарағанда тұрақтырақ. Әдетте пультрудацияланған көміртекті талшықты түтік  ылғалды ортада алюминийдің кронштейніне бекітіледі, сонда кронштейн ериді. Мен 18 ай бойы теңізде болған мачталардың қондырғысы сұр ұнтаққа дейін ыдырағанын көрдім. Оны шыны желі қабатымен изоляциялаңыз немесе дұрыс герметикпен аустенитті болат қолданыңыз және қызмет көрсету мерзімін қабылдаңыз.

Кесу — үшіншісі. Сумен кесу, тозаңды сору, нағыз тыныс алу қорғанысы. Көміртекті тозаң электр өткізгіш және ол таралады. 2017 жылы мен зиярет еткен цехта CNC басқарушысы қиратылды, себебі олар электроника құрамын орналастыратын стендің өзінде түтікті ойықтап кескен. Тозаң шкаф ішіне түсіп, платаға қысқа тұйықталуға әкелді. Көміртекті құрама аймағына жақын жерде ешқашан кеспеңіз.

Содан кейін қыздыру. Пултрузиядағы стандартты эпоксидтік жүйелердің Tg-сы 80–120 °C аралығында. Сіз оны жүктемей тұрып, Шыңжаңда күннің тікелей сәулесінде қалған қара труба осы температураға жақындайды. Tg-ға жақындасқан сайын қаттылық төмендейді. Бұл кепілдік талабы емес, бұл физика.

Шамамен қанша тұрады

Сатып алушылар әдетте қолданылуын айтпастан бұрын сан беруді сұрайды. Сондықтан мұнда диапазон келтірілген, ал ол 2022 жылдан бері айнымалы болып келе жатқан ровинг бағаларымен өзгереді.

T300-классы ровингісінен жасалған 6 мм труба көлемі бойынша метріне 3–6 доллар шегінде. 14 мм өлшемдері 8–15 долларға дейін. T700-ге көшкенде ровинг өзі қымбаттау болғандықтан, баға 30–40 пайызға өседі, бірақ ешкім қосымша пайыз қоспайды. 4 дюймдық труба мен 5 мм қабырғасы бар нұсқа метріне 120–200 доллар тұрады, мұнда сіз материалға қоса формалар уақыты үшін де төлейсіз.

Салыстырмалы сыртқы диаметрі бар үзіліссіз болат труба метріне 2–4 доллар тұрады. Бұл қатынас тек тығыздық кестесін оқитын адамдарды таң қалдырады. A пультрудацияланған көміртекті талшықты түтік бұл материалдың құнынан бес еседен отыз есе артық, және сіз оны салмақтың азайғаны үшін сатып аласыз — бұл тасымалдауға, орнату жұмыстарына, қажет етпейтін қозғалтқышқа немесе қосымша жүк көтеруге қатысты шығындарды қамтиды.

Егер осы жағдайлардың ешқайсысы орындалмаса, болат сатып алыңыз. Мен оны нақты айтамын.

Тапсырыс бермес бұрын қойылатын сұрақтар

Шығарылатын талшықтың маркасын сұраңыз: T300, T700 немесе брокердің қоймасынан белгісіз тауар. Талшықтың көлемдік үлесін сұраңыз; егер оны айта алмаса, олар оны ешқашан өлшеген жоқ. Қолданылатын полимерлік жүйені — эпоксидті немесе винилэстерлі — және оның шыны тәрізді ауысу температурасын (Tg) сұраңыз. Түтіктің түзу сызықтылығы бойынша ресми түрде рұқсат берілген шекті ауытқуды сұраңыз.

200 мм қиынды емес, толық ұзындықтағы үлгіні сұраңыз. Қиындылар екі метрден асқанда ғана көрінетін иілу, бұралу және калып сызықтарын жасырады. Олар ASTM D3916 немесе ISO 527 стандарттары бойынша сынақтар өткізеді ме, әлде айына бір ғана үлгіні тартып, нәтижесін қадағаламауға үміт артады ма — соны сұраңыз.

Aпултрузияланған көміртекті талшықты түтік өндірушісі өзінің калыбындағы талшықтың тарам өлшемін айта алмайтын өндіруші таңдау жасап жүр, ал қате таңдау үшін төлейтін адам — сіз.

Сондай-ақ, құрал-жабдықтар мен минималды тапсырыс көлемін алдын ала төлеңіз. Стандартты өлшемдер күндер ішінде жеткізіледі. 4 дюймдық қосымша профиль мен 5 мм қабырға — бұл жаңа калып, 3–5 апта уақыт және құрал-жабдықтар үшін төлем дегенді білдіреді. Ешкім осыны естігісі келмейді, бірақ бұл келесі шоттағы қатты қателіктен жақсы.

Балта әлі өлген жоқ

Мен болатты қолданамын. Ол арзан, берік, кез келген қиындыққа төтеп береді, УК сәулелері оған ешқандай әсер етпейді, сонымен қатар генератор мен шлифовкалау машинасы арқылы алаңда қосып алуға болады.

Салмақ — шешілмейтін мәселе болса, көміртекті пайдалану — шешім. A пультрудацияланған көміртекті талшықты түтік кез келген металл істей алмайтын нәрсені істейді: ол массасының бесінші бөлігінде ауыр жүкті көтереді. Оның әлсіз жерлерін сыйласаңыз, ол алмастырылған болаттан ұзағырақ қызмет етеді.

Осы шектерді ескермесеңіз, сіз 18 айдан кейін менің номеріме қоңырау шалып, неге сынғанын сұрайсыз.