Сталь и другие металлы по-прежнему являются воплощением прочности и стабильности. Композитные материалы, изготовленные из углерода, могут облегчить компоненты с аналогичными прочностными характеристиками. Herbert Hänchen GmbH & Co. KG из Остфильдерна постоянно использует потенциал этого высокопрочного композитного материала для новых применений. Самостоятельно разработанный материал H-CFRP ранее использовался для производства гидроцилиндров и поршневых штоков. Область применения теперь должна быть расширена. При экономии веса до 80% каждый компонент может быть индивидуально спроектирован для прочности и жесткости, например, для перемещения брусьев для подъема брезента грузовых автомобилей или для очистки силосохранилищ.
Брусья для подъема или очистки
При использовании стержней длиной почти 7 м, изготовленных из H-CFRP, для очистки силосов возможности нового материала впечатляют. При использовании стержней такой длины собственный вес создает очень большие рычажные усилия, которые пользователь должен удерживать руками. Здесь H-CFRP предлагает совершенно новые варианты дизайна. Этот опыт также может быть перенесен в логистику и другие области, в которых особенно длинные стержни используются для обработки или очистки. Высококачественные склады или ручные вмешательства в автоматические транспортные системы являются примерами этого. Основное внимание Ханчен уделяет реализации особенно небольших серий. Компания работает со специальной 7-осевой намоточной машиной, которая является полностью собственной разработкой. Это позволяетукладывать волокна от 0 ° до 90 °. Это означает, что может быть построена слоистая структура, которая оптимально адаптирована к требованиям.
Картинная галерея
Почти 7 м в длину и всего 1500 г
Благодаря штанге для очистки силоса, различные спецификации говорили о новом материале. Деревянные палочки, классическое решение, легко ломаются и не являются гигиенически приемлемыми. Классическая пластмасса, а также обычные волокнистые композиты не были достаточно жесткими с этой длиной. Металлы, предпочтительно сталь или алюминиевые сплавы, были слишком тяжелыми.
Углеродные материалы более хрупкие, чем сталь, из-за их материала. Но сделанный на заказ дизайн процесса H-CFRP смог компенсировать это. При длине 6800 мм грузоподъемные стержни в силосохранилище имеют общий вес всего 1500 г и поэтому составляют менее половины веса других растворов. Это резко уменьшает получающееся в результате рычаги по сравнению с другими материалами, такими как сталь. Сила руки, то есть нагрузка на пользователя, составляет только приблизительно 50 Н толкающего усилия сзади и менее 65 Н тягового усилия в передней части руки при горизонтальном использовании. Это также позволяет длительное использование с низким уровнем усталости с хорошими характеристиками обработки. Наружный диаметр составляет 34 мм, что дает хорошие свойства сцепления. На переднем конце штанги есть алюминиевый адаптер, с помощью которого можно вставлять специальные концы клиента, будь то щетки для сметания стенок силосохранилища или крюки для ослабления или толкания объекта. Штанга выдерживает растягивающие и сжимающие нагрузки до 40 кг. Прутки из H-CFRP легко можно использовать для рабочих температур выше 50 ° C. Допустимые температуры до 80 ° C или выше возможны.
Максимальная устойчивость
Чтобы достичь максимально возможной упругости стержня для манипулирования, необходимо разработать комбинированную слоистую структуру, состоящую из слоев UD-0 ° в сочетании со слоями 45 °. Слоистый слой UD-0 ° может очень хорошо поглощать продольные усилия и придает компоненту высокую степень изгибной жесткости. Однако чистый слоистый ламинат UD-0 °, такой как производится при производстве пултрузионных труб, очень подвержен разрушению в случае ударов. Поэтому высокие требования к ударопрочности в зоне обработки обычно не достижимы с использованием чистого ламината UD. Чистая структура слоя 45 ° не может адекватно выдерживать силы давления и не будет достаточно жесткой. Используемая система смол предлагает более высокие значения прочности и жесткости по сравнению с простыми системами, такими как пултрузионные смолы. Стержень имеет коэффициент теплового расширения 1,2 * 10-5 1 / к. При разнице температур 10 ° C общая длина составляет всего около 1 мм больше, что типично для материала и во многих применениях имеет явное преимущество перед металлом.
Арамидная оплетка предотвращает раскалывание
Предусматривается даже в случае перегрузки: если допустимая осевая нагрузка превышена, шток изгибается. Укорочение стержня, вызванное этим, уменьшает диапазон. Это поразительный знак перегрузки для пользователя. Если сила сохраняется, несмотря на изгиб, стержень может прогнуться. Арамидная оплетка, встроенная в состав, предотвращает полное раскалывание - система, сравнимая с системой безопасного стекла. Это также обеспечивает безопасность сотрудников. Это также относится к возможной электрической изоляции ручки. Проводимость отдельных слоев углепластика определяется большим количеством параметров. Среди прочего, содержание смолы, угол волокна,конструкция ламината и прямые оптоволоконные контакты, основанные на проводимости. Чтобы свести к минимуму возможные электрические опасности, Hänchen предлагает изолирующую область с акцентом на цвет. Это можно оценить в соответствии с обычными процедурами.
Высокопрочное соединение с металлом
Процесс производства также позволяет высокопрочное соединение между концевыми деталями с резьбой, фланцами и другими компонентами, которые сделаны из металла из-за их формы или определенных процессов обработки. Они встроены или приклеены к углеродному компоненту. Традиционно склеенные соединения могут выдерживать значительно меньшие нагрузки, чем встроенные концы. Для высоких нагрузок Hänchen полагается на опыт гидравлики. Специальная технология намотки позволяет надежно интегрировать металлические предметы. С помощью этого процесса могут быть разработаны и изготовлены сверхмощные гибридные легкие компоненты. Длинные манипуляторы обычно состоят из двух секций одинаковой длины, которые соединяются и скручиваются с помощью внутренней втулки.
Химическая устойчивость
Внешняя поверхность стержня может быть серо-серой или со специальной поверхностью H-CFRP. В частности, когда речь идет о стойкости к агрессивным средам, таким как моющие растворы, H-CFRP предлагает преимущества благодаря использованию специального покрытия. В дополнение к ряду щелочей и кислот это также относится к таким средам, как тормозная жидкость, масла или Adblue. H-CFRP также очень устойчив к соленой воде. Материал не показывает изменений в 96-часовом испытании солевым туманом, что делает его пригодным для использования в морской воде или на зимних дорогах. Все это показывает, что использование в бункерах - это только одна возможность использования H-CFRP в зоне обработки. (Qui)
Вы также можете быть заинтересованы в:
Облегчение конструкции для пользователей. Замена металлов армированными волокнами пластмассами также является темой 4 - го совещания пользователей, посвященного облегченным конструкциям, которое состоится 7 ноября 2019 года в Вюрцбурге. Он предоставляет информацию о легких методах строительства и решениях для компонентов, узлов, машин и систем. В этом году основное внимание будет уделено оптимизации топологии, аддитивному производству, композитам, пластмассовым и литым деталям, а также технологиям соединения гибридов материалов.
Дополнительная информация: встреча пользователей для облегченной конструкции
Композиты Европа 2019
Тенденция к серийному производству волокнистых композиционных материалов
моделирование
Проанализировать структуру композиционных материалов
Файлы статей и ссылки на статьи
Ссылка: на компоненты H-CFRP от Hänchen