Szénszál: problémák, érdekességek, újrahasznosítás

2020.02.24. 08:30

Amikor cikket írtam a szénszálakról, nem gondoltam, hogy ennyire király olvasói leveket fogok kapni. Jó szórakozást!

Feladó Miki

Címzett Zombi

Dátum 2020.02.21

Tárgy Szénszálas cikk

 

Kedves Zomborácz Iván!
Mint tervezőmérnök, volt már szerencsém szénszálas alkatrészekhez is, és bár nagyon nem vagyok a téma szakértője, néhány gondolatot ideírnék, amiket mindenképp figyelembe kell venni, ha szénszállal akad az embernek dolga:

- szénszál és fém alkatrész kapcsolatánál könnyen előfordulhat korrózió. Mivel a szénszál kimondottan "nemes" természetű, ezért a korrózió a szénszállal kapcsolatban levő fémet kezdi megenni. (Még az alumínium is veszélyben van, no nem 1 MotoGP vagy SBK versenyen megy tönkre az alkatrész, de hosszú, mindennapos használat során kikezdi) Emiatt vagy plusz felületi réteget kell felvinni a fém alkatrészre, vagy már eleve olyan anyagot (titán/titánötvözet, egyes nemesacélfajták) kell alkalmazni, amik ellenállnak a korróziónak. Ezek azonban lényegesen drágábbak. (Természetesen egy "mezei" burkolatnál lehet pl. műanyagalátétet/bolznit tenni a csavar alá az érintkezés elkerülése végett, de teherhordó elemeknél, ahol nagyobb csavarokat, nagy meghúzási nyomatékkal használnak, ott elkerülhetetlen a fém alkatrészek alkalmazása.) A szénszálakat beborító gyanta nem ad elégséges védelmet! Ez is kissé megnehezíti a CFK-alkatrészek alkalmazását. Itt egy jó - sajnos csak német nyelven elérhető - cikk ezzel kapcsolatban.

- amit Ön is írt, a "roppantásra" elég érzékenyek a szénszálas alkatrészek. Ezek ellen úgy szokás védekezni, hogy a csavar alá relatíve nagy méretű alátéteket stb. tesznek. Természetesen csak az előzőekben tárgyalt korróziós feltételeknek megfelelő kivitelben.

- újrahasznosítás: a nyers szénszálak felületét kötéssegítő-anyagokkal vonják be (meg nem mondom, mik ezek :D), hogy a gyanta jobban tapadjon rájuk. Újrahasznosításkor a gyantát leégetik (a videóban is látszik, milyen könnyen megy ez :D) vagy "lekaparják" a szénszálról. Mindkét esetben a szénszál felülete sérül valamicskét, így a szakítószilárdsága is csökken. Bár ez optikai elemeknél nem okoz gondot (szemre nem lehet megkülönböztetni a vadiúj szénszáltól az "újrahasznosítottat"), teherviselő elemeknél elő kell írni, hogy maximum mekkora mennyiségben használhatnak újrahasznosított szálat. A gyantát, mint hőre keményedő anyagot egyáltalán nem lehet újrahasznosítani, de folynak kísérletek, hogy ezt hőre lágyuló anyagokkal helyettesítsék. Erről itt egy érdekes cikk, sajnos többet én sem tudok a technológiáról, de az említett cégnél talán tudnak segíteni. 

- Említette a számítást/szimulációt: ez valóban nehéz feladat, főleg olyan területeken, mint a MotoGP, ahol minden (tized/század...) mm-nek és grammnak jelentősége van, de az "átlag" használatra már elég jól lehet számítani a terhelésből adódó mechanikai feszültségeket. A mai eszközökkel ezek a végeselemes (FEM) programok arra is képesek, hogy az optimális rétegfelépítésről is képet adjanak. (Ugyanis a terheléssel párhuzamos irányban elhelyezett szálak (amik igazából nem szálak, hanem normál textilszövetek, tehát 0/90fokos irányú szálakról beszélünk egyszerre) merevséget, míg az arra pl. 45 fokban álló szárak bizonyos rugalmasságot adnak az alkatrésznek, és javítják az energiaelnyelő tulajdonságokat, ami ütközésnél fontos). Ebből is látszik, hogy a szálirány/rétegek megfelelő elhelyezésével az anyag tulajdonságait lehet befolyásolni, nyilván adott határok között.

- Van olyan eljárás is, hogy a fröccsöntött műanyag alkatrészek szilárdságát nem üvegszálakkal, hanem szénszál "darabkákkal" növelik. Itt nem hagyományos "szénszál-textilt" fröccsentenek körbe műanyaggal, a szénszál darabkák itt néhány cm hosszúak csak, és ezeket fröccsöntik le műanyaggal. Ez nem túl szakszerű, de remélem érthető azért. Vagyis ez olyan, mint egy normál műanyag, de a benne lévő apró, erős szénszál-darabkák megnövelik a szilárdságát, de relatíve bonyolultabb formájú alkatrészeket lehet belőle gyártani, mint a sima CFKból, ráadásul automatizáltabban és olcsóbban. (Nyilván ez nem olyan erős, mint a normál szénszálas alkatrész, de erősebb, mint a sima műanyag. C-SMC technológia amúgy a neve, ez egy ilyenből készült alkatrész, itt pedig egy jó cikk (angolul)

+ egy az újrahasznosításhoz: a BMW kantinjában az i3/i8 gyártásakor keletkezett szénszál-hulladékokból készült tálcák vannak. Könnyebbek, mint a normál :D (Ez is a C-SMC-technológia)

Nem okoskodás akart lenni, csak néhány gondolat jutott eszembe, amik szintén befolyásolják a szénszálas anyagok alkalmazhatóságát. További jó munkát, várom a további érdekes cikkeket, üdv.: Miki

Hirdetésblokkolóval néznéd éppen a Totalbike, és ettől mi éhen halunk.

A TB olvasása ingyen van, de a működtetése nem: szerzőink és családjaik táplálkoznak, és ami fontosabb: rendszeresen tankolnak, pénzért.

Kérjük, engedélyezd a TB-n a hirdetések megjelenítését, vagy ellehetetleníted a működését annak, amit épp olvasni szeretnél.