Balistinės kompozicinės medžiagos yra įvairių formų ir pasižymi skirtingu veikimo lygiu. Tarp jų pluoštu{1}}sustiprinti kompozitai išsiskiria lengvu svoriu ir dideliu atsparumu prasiskverbimui. Šiandien tai yra plačiausiai ištirtos balistinės medžiagos ir greičiausiai{3}}augantis segmentas rinkoje.
Didelio -našumo pluoštai, dažniausiai naudojami pluoštu-sustiprintuose balistiniuose kompozituose, yra kevlaro pluoštas, anglies pluoštas, itin -didelės-molekulės-svorio polietileno (UHMWPE) pluoštas ir stiklo pluoštas. Pramonėje dažnai aptariamas klausimas, ar pats anglies pluoštas gali būti naudojamas balistinei apsaugai.
Ar anglies pluoštas gali būti naudojamas balistinei apsaugai?
Balistinių kompozitų veikimo principai
Kai sviedinys prasiskverbia į kompozicinę medžiagą, vienu metu atsiranda keli pažeidimo mechanizmai. Tai apima laminato atsisluoksniavimą, pluošto ir dervos atskyrimą, pluošto tempimo trūkumą ir galinio paviršiaus deformaciją. Šių procesų metu sviedinio kinetinė energija palaipsniui mažėja, o tai lemia balistinę apsaugą.
Po smūgio kontaktiniame taške susidaro streso bangos. Šios bangos plinta dviem pagrindiniais būdais. Pirma, jie keliauja išilgai pluošto ašies. Pluoštai susikirtimo taškuose sujungiami derva. Kai streso bangos pasiekia šiuos taškus, jos pereina į kitus pluoštus. Tai padidina streso pasiskirstymo sritį ir padeda išsklaidyti energiją. Antra, kai streso bangos pasiekia pluošto ir dervos sąsają, atsiranda atspindys ir susidaro delaminacija. Šis procesas sugeria papildomą energiją.
Pluoštu-sustiprintuose balistiniuose kompozituose smigimo paviršius dažniausiai patiria šlyties trūkumą, o užpakalinės dalies tempimas. Dėl šios priežasties kompozitai, sutvirtinti vieno tipo pluoštu, dažnai negali pasiekti optimalių balistinių savybių. Sujungus skirtingus pluoštus ir sukūrus sluoksniuotą struktūrą, galima pasiekti geresnę balistinę apsaugą.
Anglies pluošto apžvalga
Anglies pluoštas reiškia pluoštą, kuriame anglis sudaro daugiau nei 90% visos masės. Jis gaminamas iš organinių pluoštų vykstant kietosios -fazės reakcijoms ir sudaro pluoštinę polimerinę anglies medžiagą. Anglies pluoštas yra žinomas dėl mažo svorio, didelio stiprumo, didelio modulio, atsparumo karščiui, atsparumo smūgiams, cheminio stabilumo ir mažo šiluminio plėtimosi.
Tačiau anglies pluoštas turi mažą pailgėjimą trūkimo metu ir ribotą kietumą. Dėl šios priežasties jis retai naudojamas vienas ir daugiausia naudojamas kaip sutvirtinanti medžiaga kompozituose.
Balistinės liemenės ir kiti apsauginiai šarvai remiasi sluoksniuotomis medžiagomis, kurios gali sugerti ir paskirstyti smūgio energiją. Šios medžiagos paprastai turi didelį atsparumą tempimui ir gali deformuotis veikiant įtempiams, o tai padeda išsklaidyti kulkos energiją.
Nors anglies pluošto stiprumas yra labai didelis, jis turi silpną lankstumą ir ribotą gebėjimą sugerti ir išsklaidyti kinetinę energiją. Jis taip pat yra trapus ir linkęs lūžti nuo smūgio ar pakartotinės apkrovos. Dėl to anglies pluošto kompozitai, pagaminti tik iš dervos ir anglies pluošto, nėra veiksmingi balistinei apsaugai. Praktikoje anglies pluoštas paprastai derinamas su kitais didelio našumo -pluoštais, siekiant balistinių savybių.
Anglies pluošto vaidmuo balistinėse medžiagose
Jei anglies pluoštas netinka kaip pagrindinė kulkų{0}}stabdymo medžiaga, kodėl jis vis dar naudojamas kai kuriuose balistiniuose kompozituose?
Anglies pluoštas vertinamas dėl didelio specifinio stiprumo ir ilgaamžiškumo. Naudojamas kaip balistinių medžiagų sutvirtinantis komponentas, ypač kartu su kevlaru ar kitais balistiniais pluoštais, pagerina atsparumą pradūrimui ir skilimui. Tuo pačiu metu jis sumažina bendrą svorį, o tai padidina dėvėjimo patogumą ir mobilumą.
Anglies pluoštas daugiausia prisideda šiais būdais:
Struktūrinis sutvirtinimas:
Anglies pluoštas suteikia kompozicinėms balistinėms medžiagoms struktūrinį vientisumą. Sluoksniuotas kevlaru ar kitais balistiniais pluoštais, jis padeda išlaikyti medžiagos vientisumą po smūgio ir palaiko smūgio energijos pasiskirstymą, sumažindamas prasiskverbimo riziką.
Svorio mažinimas:
Balistiniai kompozitai paprastai remiasi kelių{0}}sluoksnių struktūromis, kad sustabdytų sviedinius. Mažas anglies pluošto tankis padeda sumažinti bendrą svorį, pagerina naudotojo patogumą ir lankstumą.
Išvada
Anglies pluoštas pasižymi dideliu stiprumu ir mažu svoriu, tačiau dėl savo trapumo ir ribotos energijos sugėrimo galimybės jis pats savaime nėra balistinis. Jo standumas ir polinkis lūžti smūgio metu sumažina jo efektyvumą stabdant kulkas. Tačiau kai naudojamas kaip sudėtinės sistemos dalis, anglies pluoštas gali palaikyti balistines savybes. Sujungus jo konstrukcinį stiprumą su kitais pluoštais, kurie sugeria ir išsklaido energiją, galima pasiekti veiksmingą balistinę apsaugą.
Tam tikras turinys, gaunamas internetu; Jei reikia, susisiekite su mumis dėl pašalinimo užklausų.
