چگونه LFT-G PA6 LCF30 جایگزین آلومینیوم در قاب های اسکیت شد

مطالعه موردی: LFT-G^®PA6 LCF30 جایگزین فلز در قاب های تعلیق کفش اسکیت می شود

برای دهه‌ها،-قاب‌های تعلیق کفش اسکیت با عملکرد بالا - جزء ساختاری حیاتی که هر اونس نیرو را از پای ورزشکار به یخ منتقل می‌کند - از آلومینیوم ماشین‌کاری شده‌اند. اما فلزات با یک جریمه همراه هستند: وزن، ارتعاش و خوردگی.

این مطالعه موردی چگونگی LFT-G^® PA6 LCF30 - a کربن طولانیپلی آمید تقویت شده با الیاف 6ترکیبی با 30٪ محتوای فیبر کربن پیوسته - با موفقیت جایگزین آلومینیوم در قاب تعلیق یک کفش اسکیت ممتاز شد و بهبود عملکرد چشمگیری را در تمام معیارهای کلیدی ارائه کرد..

چالش: یک جزء ساختاری تحت استرس شدید

قاب تعلیق در یک کفش اسکیت-با عملکرد بالا، رابط مهم بین ورزشکار و یخ است. باید در برابر ضربه های مکرر ناشی از پرش ها، بارگذاری دینامیکی ناشی از تغییرات جهت و ارتعاش ثابت - مقاومت کند و در عین حال ثبات ابعادی دقیق را حفظ کند.

قاب‌های آلومینیومی سنتی سختی کافی را ارائه می‌دهند، اما سه مشکل اساسی را ارائه می‌دهند:

• وزن بیش از حد- کاهش شتاب و افزایش خستگی ورزشکار در طول جلسات طولانی
• انتقال ارتعاش- کیفیت سواری خشن که منجر به ناراحتی، کاهش کنترل و فشار عضلانی می‌شود
• خوردگی و نگهداریقاب‌های آلومینیومی - نیاز به مراقبت مداوم در محیط‌های یخی مرطوب دارند

سازنده به راه حلی نیاز داشت که بتواند با عملکرد ساختاری آلومینیوم مطابقت داشته باشد یا از آن فراتر رود و در عین حال وزن را به طور چشمگیری کاهش دهد، لرزش را کاهش دهد و نگرانی های خوردگی را از بین ببرد.

راه حل: LFT-G^®PA6 LCF30

LFT-G^®مهندسان راه حلی را با استفاده ازPA6 LCF30- یک ترکیب پلی آمید 6 تقویت شده با فیبر کربن بلند با30٪ فیبر کربن پیوستهمحتوا برخلاف مواد فیبر کوتاه-که الیاف معمولاً کمتر از 1 میلی متر هستند، LFT{3}}G® PA6 LCF30 طول الیاف را حفظ می کند.10-12 میلی متر، ایجاد یک شبکه تقویت کننده سه بعدی در ماتریس پلیمری-.

LFT-G^®PA6 LCF30 برای این برنامه به دلیل ترکیب منحصر به فرد از خواص انتخاب شد:

• فوق العاده-سبکچگالی - فقط 1.30 گرم در سانتی‌متر³ در مقابل{2}} گرم در سانتی‌متر³ برای آلومینیوم
• استحکام ویژه بالانسبت استحکام-به-به وزن بیشتر از آلومینیوم است
• مقاومت در برابر خستگی عالی- 107 چرخه در 70 مگا پاسکال
• میرایی ارتعاش برتر- کاهش سختی و بهبود راحتی
• بدون خوردگی-- رفع نگرانی های نگهداری در محیط های مرطوب
• آزادی طراحی- هندسه های پیچیده در یک مرحله قالب گیری تزریقی

نتایج عملکرد: اعدادی که مهم هستند

پس از آزمایش های گسترده - شامل تست خمشی، تست ضربه، تست خستگی چرخه ای، و آزمایشات میدانی با اسکیت بازان حرفه ای - LFT-G^®PA6 LCF30 بهبودهای قابل اندازه گیری را در تمام معیارهای عملکرد کلیدی ارائه کرد:

• 45 درصد کاهش وزندر مقابل آلومینیوم - که به شتاب سریع‌تر، پرش‌های بیشتر و کاهش خستگی ورزشکار ترجمه می‌شود.
• 4× مقاومت ضربه بالاتردر مقابل ترکیبات فیبر کوتاه-- برای تحمل پرش‌ها و فرودهای مکرر حیاتی است
• عملکرد خستگی برتر- 10⁷ چرخه در 70 مگا پاسکال، مطابق یا بیشتر از استقامت آلومینیوم
• میرایی ارتعاش پیشرفته- کاهش سختی و بهبود راحتی، کنترل و بازیابی عضلات
• خوردگی صفر- از بین بردن نگرانی‌های نگهداری در محیط‌های یخی مرطوب
• انعطاف پذیری طراحی- هندسه های پیچیده و یکپارچه قابل دستیابی در یک مرحله قالب گیری تزریقی، حذف ماشینکاری CNC ثانویه
• کارایی هزینه- یکپارچه سازی قالب گیری و کاهش زمان چرخه منجر شد20٪ هزینه کل قطعه کمتردر مقابل آلومینیوم ماشینکاری شده

چرا فیبر کربن طولانی تفاوت را ایجاد می کند؟

شکاف عملکرد بین LFT-G^®PA6 LCF30 و ترکیبات فیبر کربن کوتاه معمولی-به یک چیز خلاصه می‌شود:معماری فیبر.

به‌طور خلاصه-ترکیبات فیبر، طول الیاف کربن معمولاً کمتر از 1 میلی‌متر است. آنها تقویت اولیه را ارائه می دهند اما مقاومت محدودی در برابر انتشار ترک و خستگی دارند. تحت تنش مکرر، الیاف کوتاه از ماتریس خارج می‌شوند، ترک‌ها شروع می‌شوند و شکست به دنبال دارد.

در LFT-G^®PA6 LCF30، فیبرهای کربن پیوسته در آن حفظ می شودطول 10-12 میلی متردر طول ترکیب این الیاف کربن بلند یک را تشکیل می دهندشبکه اسکلتی سه بعدی-در ماتریس پلی آمید که ارائه می کند:

• انتقال بار برتراسترس - در یک شبکه گسترده‌تر توزیع می‌شود و پیک‌های محلی را کاهش می‌دهد
• دستگیری کرک- الیاف کربن طولانی، ترک‌های میکرو-را قبل از انتشار پل می‌کنند
• جذب انرژی- شبکه فیبر کربن انرژی ضربه را به طور موثرتری نسبت به الیاف شیشه جذب و تلف می‌کند.
• مقاومت در برابر خستگی- شبکه یکپارچگی را از طریق میلیون ها چرخه بارگذاری حفظ می کند
• ثبات ابعادی- کاهش خزش و انبساط حرارتی دقت زیر بار را تضمین می‌کند

نتیجه گیری: آینده تجهیزات اسکیت کامپوزیت است

مطالعه موردی قاب تعلیق کفش اسکیت یک حقیقت واضح را نشان می دهد:LFT-G^®PA6 LCF30 فقط یک جایگزین سبک تر برای آلومینیوم نیست - یک جایگزین برتر است.

با کاهش وزن 45 درصدی، مقاومت ضربه ای 4 برابری، عمر خستگی برتر، خوردگی صفر و 20 درصد هزینه قطعه پایین تر، LFT{3}}G^®PA6 LCF30 راه حلی ارائه کرد که در هر معیاری که برای ورزشکاران و تولیدکنندگان اهمیت دارد، از آلومینیوم بهتر عمل کرد.

برای سازندگان تجهیزات ورزشی که به دنبال افزایش مرزهای عملکرد هستند، دیگر این سوال مطرح نیستآیابرای در نظر گرفتن ترموپلاستیک فیبر کربن طولانی - اماکهشریک ترموپلاستیک می تواند تخصص مواد، پشتیبانی مهندسی و تامین قابل اعتماد را برای تحقق آن ارائه دهد.