fréttir

Innra lag þrýstihylkis úr trefjum er fyrst og fremst fóðrunarbygging sem hefur það að aðalhlutverki að virka sem þéttihjúp til að koma í veg fyrir leka háþrýstigass eða vökva sem geymdur er inni í því, en jafnframt verndar það ytra trefjalagið. Þetta lag tærist ekki af innra geymda efninu og ytra lagið er plastefnisstyrkt trefjalag, aðallega notað til að bera mestan hluta þrýstingsálagsins innan þrýstihylkisins.

Uppbygging þrýstihylkja úr trefjum: Þrýstihylki úr samsettu efni eru aðallega af fjórum gerðum: sívalningslaga, kúlulaga, hringlaga og rétthyrnd. Hringlaga hylki samanstendur af sívalningslaga hluta og tveimur hausum. Málmþrýstihylki eru framleidd í einföldum formum, með umframstyrk í ásátt. Undir innri þrýstingi eru lengdar- og breiddarspennur kúlulaga hylkja jafnar og það er helmingur af ummálsspennu sívalningshylkja. Málmefni hafa jafnan styrk í allar áttir; þess vegna eru kúlulaga málmhylki hönnuð fyrir jafnan styrk og hafa lágmarksmassa fyrir tiltekið rúmmál og þrýsting. Spennuástand kúlulaga hylkja er tilvalið og hægt er að gera hylkjavegginn þynnstan. Hins vegar, vegna meiri erfiðleika við framleiðslu kúlulaga hylkja, eru þau almennt aðeins notuð í sérstökum tilgangi eins og geimförum. Hringlaga hylki eru sjaldgæf í iðnaðarframleiðslu, en uppbygging þeirra er samt nauðsynleg í ákveðnum aðstæðum. Til dæmis nota geimför þessa sérstöku uppbyggingu til að nýta takmarkað rými til fulls. Rétthyrndir hylki eru aðallega notaðir til að hámarka nýtingu rýmis þegar pláss er takmarkað, svo sem rétthyrndir tankvagnar fyrir bíla og járnbrautartankvagnar. Þessir ílát eru almennt lágþrýstings- eða andrúmsloftsþrýstingsílát og léttari þyngd er æskilegri.

Flækjustig uppbyggingar þrýstihylkja úr samsettu efni, skyndilegar breytingar á endalokum og þykkt þeirra, og breytilegur þykkt og horn endalokanna valda mörgum erfiðleikum við hönnun, greiningu, útreikninga og mótun. Stundum þarf ekki aðeins að vinda þrýstihylki úr samsettu efni við mismunandi horn og hraðahlutföll í endalokunum, heldur einnig mismunandi vindingaraðferðir eftir uppbyggingu. Samtímis verður að taka tillit til áhrifa hagnýtra þátta eins og núningstuðuls. Þess vegna getur aðeins rétt og skynsamleg uppbyggingarhönnun stýrt framleiðsluferli vindinga á réttan hátt.samsett efniþrýstihylki og framleiða þannig léttar þrýstihylki úr samsettu efni sem uppfylla hönnunarkröfur.

Efni fyrir trefjaþrýstihylki

Trefjavafða lagið, sem aðalburðarþátturinn, verður að hafa mikinn styrk, hátt hreyfiþol, lágan eðlisþyngd, hitastöðugleika, góða vætuþol plastefnis, góða vindingarhæfni og jafna þéttleika trefjaknippa. Algeng styrkingartrefjaefni fyrir létt samsett þrýstihylki eru kolefnistrefjar, PBO trefjar, aramíðtrefjar og pólýetýlentrefjar með mjög háa mólþyngd.

Kolefnisþráðurer trefjaríkt kolefnisefni þar sem aðalþátturinn er kolefni. Það myndast við kolefnismyndun lífrænna trefjaforvera við hátt hitastig og er afkastamikið trefjaefni með kolefnisinnihald sem fer yfir 95%. Kolefnistrefjar hafa framúrskarandi eiginleika og rannsóknir á þeim hófust fyrir meira en 100 árum. Það er afkastamikið vafin trefjaefni með miklum styrk, miklum eitilstyrk og lágum eðlisþyngd, aðallega einkennist af eftirfarandi:

1. Lágt eðlisþyngd og létt þyngd. Eðlisþyngd kolefnisþráða er 1,7~2 g/cm³, sem jafngildir 1/4 af eðlisþyngd stáls og 1/2 af eðlisþyngd áls.

2. Mikill styrkur og mikill teygjustuðull: Styrkur þess er 4-5 sinnum meiri en stál og teygjustuðull þess er 5-6 sinnum meiri en ál, sem sýnir algjöra teygjuendurheimt (Zhang Eryong og Sun Yan, 2020). Togstyrkur og teygjustuðull kolefnisþráða getur náð 3500-6300 MPa og 230-700 GPa, talið í sömu röð.

3. Lágur varmaþenslustuðull: Varmaleiðni kolefnisþráða minnkar með hækkandi hitastigi, sem gerir það ónæmt fyrir hraðri kælingu og upphitun. Það mun ekki springa jafnvel eftir kælingu frá nokkur þúsund gráðum á Celsíus niður í stofuhita og það mun ekki bráðna eða mýkjast í óoxandi andrúmslofti við 3000 ℃; það mun ekki verða brothætt við vökvahita.

4. Góð tæringarþol: Kolefnisþráður er óvirkur gagnvart sýrum og þolir sterkar sýrur eins og einbeitta saltsýru og brennisteinssýru. Þar að auki hafa kolefnisþráðasamsetningar einnig eiginleika eins og geislunarþol, góðan efnafræðilegan stöðugleika, getu til að taka upp eitraðar lofttegundir og nifteindastjórnun, sem gerir þær víða nothæfar í geimferðum, hernaði og mörgum öðrum sviðum.

Aramíð, lífræn trefjaefni sem er búið til úr arómatískum pólýþalamíðum, kom fram seint á sjöunda áratugnum. Þéttleiki þess er lægri en koltrefja. Það hefur mikinn styrk, mikla afköst, góða höggþol, góða efnastöðugleika og hitaþol og verðið er aðeins helmingi minna en koltrefja.Aramíðþræðirhafa aðallega eftirfarandi eiginleika:

1. Góðir vélrænir eiginleikar. Aramíðþræðir eru sveigjanleg fjölliða með meiri togstyrk en venjulegir pólýesterar, bómull og nylon. Þeir eru teygjanlegir, mjúkir í hendi og geta snúið sér vel, sem gerir það kleift að búa til trefjar af mismunandi fínleika og lengd.

2. Frábær logavarnarefni og hitaþol. Aramíð hefur súrefnisstuðul sem er hærri en 28, þannig að það heldur ekki áfram að brenna eftir að það hefur verið tekið úr loganum. Það hefur góðan hitastöðugleika, er hægt að nota það samfellt við 205℃ og viðheldur miklum styrk jafnvel við hitastig yfir 205℃. Samtímis hafa aramíðtrefjar hátt niðurbrotshitastig, viðhalda miklum styrk jafnvel við hátt hitastig og byrja aðeins að kolefnismyndast við hitastig yfir 370℃.

3. Stöðugir efnafræðilegir eiginleikar. Aramíðtrefjar sýna framúrskarandi mótstöðu gegn flestum efnum, þola flestar háar styrkleikar ólífrænna sýra og hafa góða basaþol við stofuhita.

4. Framúrskarandi vélrænir eiginleikar. Það býr yfir framúrskarandi vélrænum eiginleikum eins og afar miklum styrk, miklum teygjueiginleikum og léttri þyngd. Styrkur þess er 5-6 sinnum meiri en stálvír, teygjueiginleiki þess er 2-3 sinnum meiri en stálvír eða glerþráður, seigja þess er tvöfalt meiri en stálvír og þyngd þess er aðeins 1/5 af stálvír. Arómatískar pólýamíðtrefjar hafa lengi verið mikið notaðar sem hágæða trefjaefni, aðallega hentugar fyrir þrýstihylki í geimferðum og flugi með strangar kröfur um gæði og lögun.

PBO trefjar voru þróaðar í Bandaríkjunum á níunda áratugnum sem styrkingarefni fyrir samsett efni sem þróuð voru fyrir flug- og geimferðaiðnaðinn. Þær eru einn efnilegasti meðlimur pólýamíðfjölskyldunnar sem inniheldur heterósýklíska arómatískar efnasambönd og eru þekktar sem ofurtrefjar 21. aldarinnar. PBO trefjar búa yfir framúrskarandi eðlis- og efnafræðilegum eiginleikum; styrkur þeirra, teygjanleiki og hitaþol eru með því besta sem völ er á af öllum trefjum. Ennfremur hafa PBO trefjar framúrskarandi höggþol, núningþol og víddarstöðugleika og eru léttar og sveigjanlegar, sem gerir þær að kjörnu textílefni. PBO trefjar hafa eftirfarandi helstu eiginleika:

1. Framúrskarandi vélrænir eiginleikar. Hágæða PBO trefjar hafa styrk upp á 5,8 GPa og teygjanleika upp á 180 GPa, sem er hæsta meðal núverandi efnatrefja.

2. Framúrskarandi hitastöðugleiki. Það þolir hitastig allt að 600℃, með takmörkunarstuðul upp á 68. Það brennur ekki eða skreppur saman í loga og hitaþol þess og logavarnarefni eru hærra en nokkur önnur lífræn trefjaefni.

Sem afar afkastamikill trefjar 21. aldarinnar býr PBO trefjar yfir framúrskarandi eðlisfræðilegum, vélrænum og efnafræðilegum eiginleikum. Styrkur þeirra og teygjanleiki er tvöfalt meiri en aramíðtrefjar og þær eru með meiri hitaþol og logavarnareiginleika en meta-aramíð pólýamíð. Eðlisfræðilegir og efnafræðilegir eiginleikar þeirra eru fullkomlega betri en aramíðtrefjar. 1 mm þvermál PBO trefjar geta lyft hlut sem vegur allt að 450 kg og styrkur þeirra er meira en 10 sinnum meiri en stáltrefjar.

Pólýetýlen trefjar með ofurháum mólþunga, einnig þekkt sem hástyrktar-, hámótúlus pólýetýlenþráður, er sú trefja sem hefur hæsta sértæka styrk og sértæka mól í heiminum. Þetta er trefja spunnin úr pólýetýleni með mólþunga frá 1 milljón til 5 milljónir. Mjög hámótúlus pólýetýlenþráður hefur aðallega eftirfarandi eiginleika:

1. Hár sértækur styrkur og hár sértækur stuðull. Sértækur styrkur þess er meira en tífalt meiri en stálvír með sama þversniði og sértækur stuðull þess er næst á eftir sérstökum kolefnisþráðum. Venjulega er mólþungi þess meiri en 10, togstyrkurinn er 3,5 GPa, teygjanleiki er 116 GPa og teygjanleiki er 3,4%.

2. Lágt eðlisþyngd. Eðlisþyngd þess er almennt 0,97~0,98 g/cm³, sem gerir því kleift að fljóta á vatni.

3. Lítil teygja við brot. Það hefur sterka orkugleypni, framúrskarandi högg- og skurðþol, frábæra veðurþol og er ónæmt fyrir útfjólubláum geislum, nifteindum og gammageislum. Það hefur einnig mikla sértæka orkugleypni, lágan rafsvörunarstuðul, mikla rafsegulbylgjugegndræpi og mótstöðu gegn efnatæringu, auk góðs slitþols og langrar sveigjanleika.

Pólýetýlen trefjar hafa marga framúrskarandi eiginleika, sem sýna fram á verulegan kost íhágæða trefjarmarkaðurinn. Frá festarlínum á olíusvæðum undan ströndum til afkastamikilla léttvægra samsettra efna, þá hefur það mikla kosti í nútímahernaði, sem og í flug-, geimferða- og sjóflutningageiranum, og gegnir lykilhlutverki í varnarbúnaði og öðrum sviðum.