El tubo redondo de fibra de carbono, con su resistencia específica y diseño superiores, se ha convertido en un componente de soporte de carga central en equipos de alta gama. Para evaluar con precisión su rendimiento, es esencial una comprensión profunda de sus propiedades anisotrópicas, junto con pruebas específicas de resistencia axial y radial. Las pruebas de resistencia axial del tubo de fibra de carbono se centran en el límite de carga a lo largo de la dirección de la fibra, revelando su eficacia como "esqueleto" mediante pruebas de tracción, compresión y flexión. Los ensayos de resistencia radial, por su parte, se centran en su resistencia a la compresión y rotura en dirección vertical, evaluando su tenacidad como “armadura” mediante ensayos de aplastamiento o presión interna. Estos dos métodos, cuando se combinan, forman la piedra angular de la evaluación del rendimiento de las tuberías de fibra de carbono, permitiendo el análisis científico de su comportamiento mecánico bajo diversas cargas.
La resistencia axial prueba principalmente la capacidad de carga del tubo de fibra de carbono a lo largo de la dirección de la fibra, incluida la resistencia a la tracción, la compresión y la flexión. (1) Preparación de la muestra de resistencia a la tracción axial: corte una sección recta de tubo y refuerce ambos extremos con resina o collares metálicos para evitar daños por sujeción. Método de prueba: Utilice una máquina de prueba universal, sujete ambos extremos con un dispositivo especial y estire a una velocidad uniforme hasta que falle. Parámetros de medición: carga máxima de tracción, desplazamiento de fractura y cálculo de la resistencia a la tracción (carga/área de sección transversal). Referencia estándar: ASTM D3039 (Norma para propiedades de tracción de materiales compuestos a base de polímeros). (2) Requisitos de la muestra de resistencia a la compresión axial: La cara del extremo de la sección del tubo debe ser plana para evitar el aplastamiento localizado. Método de prueba: utilice una máquina de prueba para comprimir a lo largo de la dirección axial; Se puede utilizar un dispositivo de guía para evitar la inestabilidad. Puntos clave: Es necesario distinguir entre falla del material y falla por pandeo; Las muestras más cortas (relación longitud-diámetro más pequeña) reflejan mejor la verdadera resistencia a la compresión. Referencia estándar: ASTM D695 (Norma para el rendimiento de compresión de plásticos rígidos) o ASTM D3410 (Norma para el rendimiento de compresión de materiales compuestos). (3) Método de prueba de resistencia a la flexión axial (flexión de tres puntos/cuatro puntos): coloque la sección de tubería sobre dos rodillos de soporte y aplique una carga concentrada (flexión de tres puntos) o una carga simétrica (flexión de cuatro puntos) en el medio. Parámetros de medición: registre la carga máxima y calcule la resistencia y el módulo de flexión. Referencia estándar: ASTM D7264 (Norma para el rendimiento de flexión de materiales compuestos).
La resistencia radial prueba la resistencia a la compresión, el impacto o la presión interna y externa perpendicular a la dirección de la fibra y, por lo general, es mucho menor que la resistencia axial. (1) Resistencia a la compresión radial (prueba de aplanamiento o aplastamiento radial) Prueba de aplanamiento: la sección de tubería se coloca horizontalmente y se comprime radialmente entre dos placas de presión paralelas. Se mide la carga de aplastamiento. Cálculo: Resistencia a la compresión radial ≈ Carga de aplastamiento / (Diámetro de la tubería × Longitud de la tubería). Nota: Los resultados se ven afectados significativamente por la estructura de la pared de la tubería (por ejemplo, diseño de capas). (2) Método de resistencia a la tracción circunferencial (prueba de estallido de presión interna): se sellan ambos extremos de la sección de tubería y se inyecta presión hidráulica o neumática internamente hasta que falla. Referencia estándar: ASTM D1599 (Norma para resistencia al estallido de tuberías de plástico). (3) Método de impacto radial o resistencia al corte: La resistencia al impacto radial se evalúa impactando el costado de la muestra con un martillo o péndulo. Resistencia al corte interlaminar: el rendimiento radial se puede reflejar indirectamente mediante la prueba de corte con haz corto (ASTM D2344). Factores clave que influyen Diseño de capas: La orientación de la fibra (p. ej., relación de disposición de 0°, ±45°, 90°) determina la resistencia en todas las direcciones. Condiciones de prueba: La tasa de carga, la temperatura ambiente y la humedad deben controlarse de acuerdo con las normas. Análisis del modo de falla: Los modos de falla (p. ej., rotura de fibras, delaminación, falla por corte) deben registrarse para guiar las mejoras del proceso. Las pruebas de resistencia axial de los tubos de fibra de carbono se centran en las propiedades de tracción, compresión y flexión a lo largo de la dirección de la fibra, mientras que las pruebas de resistencia radial enfatizan la resistencia a la compresión, el estallido o el corte en la dirección perpendicular. En aplicaciones prácticas, se deben seleccionar combinaciones de pruebas apropiadas en función del escenario de aplicación (por ejemplo, aeroespacial, artículos deportivos) y el rendimiento debe evaluarse exhaustivamente junto con el análisis microestructural. Las pruebas deben cumplir estrictamente con los estándares internacionales o de la industria para garantizar la comparabilidad y confiabilidad de los resultados. ¿Quieres aprender más? No dude en ponerse en contacto con Kawan Lai: kawan@anheda.cn/WhatsApp +8613631396593.
