ألياف الكربون مقابل الألياف الزجاجية

المصدر: Trend Hunter

في الوقت الحاضر، هناك مواد جديدة مثل ألياف الكربون والألياف الزجاجية تُستخدم بشكل متزايد في إنتاج السيارات. يُعد اختيار مُصنِّع قطع غيار السيارات المناسب خطوةً أساسيةً لتحسين جودة السيارات. بصفتنا مُصنِّعين لقطع غيار السيارات المصنوعة من ألياف الكربون، ألياف الكربون شاشا تشتهر بقدراتها الرائدة في مجال التصميم والتصنيع في إنتاج أجزاء السيارات المصنوعة من ألياف الكربون.

ستتناول هذه المقالة بإيجاز ألياف الكربون والألياف الزجاجية، ثم تقارن بين اختلافاتهما في القوة، والمرونة، والوزن، ومقاومة الحرارة، ومقاومة المواد الكيميائية، والتكلفة.

ما هي ألياف الكربون

المصدر: مونتي راكوسين / جيتي إيماجز

مقدمة

عند مشاهدة عرض سيارات أو سباق سيارات، غالبًا ما يسمع الجمهور قطع غيار السيارات المصنوعة من ألياف الكربون, هيكل خارجي من ألياف الكربون للسيارة، أو سيارة من ألياف الكربون الداخلية"قدمه المضيف. ألياف الكربون هي مادة مركبة يُستخدم على نطاق واسع في صناعة السيارات. ومع تطور تكنولوجيا الإنتاج، بدأ المزيد من مصنعي قطع غيار السيارات المصنوعة من ألياف الكربون في توفير قطع غيار السيارات المصنوعة من ألياف الكربون مثل أغطية مرايا الرؤية الخلفية، وألواح الأبواب الداخلية، ومقابض الأبواب، وقضبان ناقل الحركة، ومقاعد السباق، ومجموعات الهواء، وما إلى ذلك.

تعتبر ألياف الكربون بمثابة ملك المواد الجديدة في القرن الحادي والعشرين. إنه نوع من مادة الكربون الخيطية التي يتم الحصول عليها عن طريق كربنة وجرافيت الألياف العضويةيتراوح قطرها عادةً بين 5 و10 ميكرون، وتحتوي على نسبة كربون تزيد عن 90%. يمكن تقسيم ألياف الكربون إلى حزم صغيرة وحزم كبيرة حسب عدد الألياف.

وبصفة عامة، حزم صغيرة تحتوي على حزم ألياف كربون أقل من 24 ألفًا، في حين تحتوي تلك التي تحتوي على أكثر من 24 ألفًا على حزم كبيرة. 1 كيلو جول يعادل 1000 سلك في حزمة من ألياف الكربون.

من حيث الشركة المصنعة لأجزاء السيارات المصنوعة من ألياف الكربون الاحترافية، تلتزم شركة Shasha Carbon Fiber بأن تصبح أفضل مورد لمنتجات ألياف الكربون في سوق قطع غيار السيارات، نوفر أحدث التقنيات لتلبية احتياجات عملائنا. شركاء شاشا لألياف الكربون قادرون على الوصول إلى استمتع بالتصميم الاحترافي والدعم الهندسي. إن القيمة الأساسية للشركة هي تزويد المستهلكين بمنتجات ألياف الكربون ذات الجودة الأعلى وتجربة شراء مرضية للغاية من مكان واحد.

التطبيقات الشائعة

ألياف الكربون لديها موصلية كهربائية عالية (الممانعة الحجمية) بالإضافة إلى خصائص ممتازة في حجب التداخل الكهرومغناطيسي. بفضل هذه الميزات، تُستخدم البلاستيكات المقواة بألياف الكربون (CFRP) في مجال حجب التداخل الكهرومغناطيسي. أرقى للصلب أو البلاستيك المقوى بألياف الزجاج (GFRP) من حيث قوة الشد النوعية ومعامل المرونة النوعي (الصلابة النوعية).

ألياف الكربون هي مكون مهم يتم تطوير العديد من المنتجات والتطبيقات الجديدة كل عام. تُستخدم غالبًا المركبات المُقوّاة بألياف الكربون. في صناعات السيارات والطيران, الرياضة والعديد من المكونات الأخرى التي تتطلب وزنًا خفيفًا وقوة عالية.

ألياف الكربون لديها مؤشر القوة، والتي تُصنَّف حسب قوة الشد. الأنواع الشائعة من ألياف الكربون هي T300، T400، T700، T800، T1000. تُستخدم منتجات T300 بشكل رئيسي للاستخدام المدني العادي، بينما تُستخدم منتجات T800 وما فوق بشكل رئيسي في مجال الفضاء العسكري. تتراوح الاستخدامات الشائعة لألياف الكربون بين قضبان الصيد وإطارات الدراجات ل مكونات السيارات الراقية وصناعة الطيران والفضاء.

من المتوقع أن تتجاوز قيمة سوق ألياف الكربون $8.9 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2031. ويدل هذا الرقم على الاستخدام الواسع لألياف الكربون وشعبيتها. ألياف الكربون والألياف الزجاجية ألياف عالية الجودة، ويمكن استخدامها في: تحسين المنتجات الهندسية عند استخدامها في الطباعة ثلاثية الأبعاد.

ما هو الألياف الزجاجية

المصدر: American Sports Car

مقدمة

الألياف الزجاجية، والتي تسمى أيضًا بالألياف الزجاجية، هي نوع من مادة غير معدنية غير عضوية يتميز بخصائص ممتازة، ويُستخدم على نطاق واسع كمواد صناعية هذه الأيام. يعود تاريخ فن غزل خيوط الزجاج لصناعة الأقمشة إلى عام ١٧١٣. يُعد الزجاج أقدم ألياف الأداء وأكثرها شيوعًا. وقد صُنعت الألياف منه منذ ثلاثينيات القرن العشرين.

الألياف الزجاجية مصنوعة من ألياف زجاجية دقيقة للغاية. المكونات الأساسية للألياف الزجاجية هي أشكال من السيليكا، وخاصة الرمل والحجر الجيري ورماد الحجر والبوراكسلصنع ألياف الزجاج، يُسخّن الزجاج حتى يذوب، ثم يُدفع عبر مسام دقيقة للغاية، مما ينتج عنه خيط زجاجي رفيع للغاية. تتراوح أنواع الخيوط الأحادية بين قطرها من بضعة ميكرونات إلى أكثر من عشرين ميكرون، ما يعادل 1/20-1/5 من شعرة الإنسان. تتكون كل حزمة من مئات أو حتى آلاف الخيوط الأحادية.

الألياف الزجاجية هي مادة خفيفة الوزن وقوية للغاية ومتينة. الألياف الزجاجية قليلا أقل قوة وأقل صلابة من ألياف الكربون، ولكن المادة عادة ما تكون أقل هشاشة والمواد الخام لإنتاج الألياف الزجاجية هي أرخص بكثيرعند مقارنتها بالمعادن، فإن القوة الكلية ووزن الألياف الزجاجية مناسبان جدًا أيضًا.

يتم تصنيف منتجات الألياف الزجاجية إلى أربع مجموعات رئيسية: خيوط مفرومة، وخيوط سحب مباشرة، وخيوط مجمعة، ومنتجات حصيرة.

التطبيقات الشائعة

يتم استخدام الألياف الزجاجية عادة كـ مواد التعزيز ومواد العزل الكهربائي ومواد العزل الحراري عند تصنيع المواد المركبة. بعد نسج ألياف الزجاج معًا، يُمكن إضافة راتنجات مختلفة لزيادة متانة المنتج، مما يسمح بتشكيله بأشكال متنوعة.

تنتج شركات تصنيع مختلفة أنواعًا مختلفة من الألياف الزجاجية لأغراض نهائية مختلفة. تشمل المنتجات الشائعة المصنوعة من الألياف الزجاجية: أقمشة المفروشات والملابس والأحذية والإطارات والمعدات الرياضية وأجزاء السيارات الخارجية. بما أن الألياف الزجاجية هي خفيفة الوزن ومتينةإنها مادة مثالية للتطبيقات الأكثر تفصيلاً، مثل لوحات الدوائر.

مقارنة بين ألياف الكربون والألياف الزجاجية

المصدر: Goodwinds

غالبًا ما يُخلط بين ألياف الكربون والألياف الزجاجية. على الرغم من وجود تشابه في التصنيع وبعض التداخل في المنتجات النهائية، مثل قوالب الأثاث والسياراتإنهم مختلفون.

الألياف الزجاجية أم ألياف الكربون؟ أيهما أفضل عمومًا؟ من الصعب الإجابة بدقة على هذا السؤال، إذ يعتمد على التطبيقات والخصائص. في بعض المجالات، مثل صناعة الطيران، تتفوق ألياف الكربون على الألياف الزجاجية. أما بالنسبة للعزل، فتُعدّ الألياف الزجاجية الخيار الأمثل.

قوة

ألياف الكربون هي مادة مركبة تجمع بين قوي وخفيف الوزن. ألياف الكربون والألياف الزجاجية هي أقوى بشكل كبيرأكثر صلابة من الفولاذ، ولكن ألياف الكربون هي أقوى بنسبة تزيد عن عشرين بالمائة من الألياف الزجاجية ونسبة قوتها إلى وزنها هي مرتين تقريبًا من الألياف الزجاجية.

ألياف الكربون هي أكثر هشاشة من الألياف الزجاجية. الألياف الزجاجية هي أقل صلابة تختلف الألياف الزجاجية عن الألياف الكربونية لأن المادة الأولى مصممة مع العديد من شظايا الزجاج الصغيرة، مما يجعل الألياف الزجاجية أقل فائدة في التطبيقات التي تكون فيها المادة الصلبة مهمة.

مرونة

إذا تم أخذ الصلابة والصلابة في الاعتبار، فإن ألياف الكربون هي المادة المفضلة لأنها أقل مرونة من الألياف الزجاجية. معامل الشد لألياف الكربون هو أربع مرات مثل الألياف الزجاجية. هذا يعني أن الألياف الزجاجية تنحني وتتحمل ضغطًا أكبر دون أن تنكسر.

وزن

كل من ألياف الكربون والألياف الزجاجية أخف وزنا بشكل ملحوظ في الوزن عند مقارنتها بالمعادن مثل الفولاذ والألمنيوم. عادةً، يزن ألياف الكربون حوالي 15% أقل من مكونات الألياف الزجاجية. 

نظرًا لأن ألياف الكربون والألياف الزجاجية يمكن أن تساعد في تحقيق الحد الأدنى من الوزن، يتم استخدامها بشكل متكرر في تطبيقات مثل الفضاء أو سباق السيارات.

مقاومة الحرارة

ألياف الكربون لديها نسبة تمدد حراري منخفضة واستقرار أبعادي عاليتحافظ على أدائها الميكانيكي حتى في درجات الحرارة العالية. قد تتمدد منتجات الألياف الزجاجية في الحرارة أو تنكمش في درجات الحرارة المنخفضة، بينما تتكيف ألياف الكربون بشكل أفضل مع درجات الحرارة العالية أو المنخفضة. ومع ذلك، هناك أنواع معينة من الألياف الزجاجية تقاوم درجات حرارة تصل إلى 7200 درجة مئوية. 

لألياف الكربون معامل تمدد حراري سلبي. ومع ذلك، تحمل مصفوفة ألياف الكربون معامل تمدد حراري موجب. عادةً ما تتوازن هاتان الخاصيتان للحصول على معامل تمدد حراري إجمالي قريب من الحياد.

المقاومة الكيميائية

مقاومة العناصر الضارة هي أحد الجوانب التي تتشابه فيها ألياف الكربون والألياف الزجاجية. تتميز ألياف الكربون أو الألياف الزجاجية بمقاومة عالية للعوامل الضارة. المواد الكيميائية الضارة والتآكل والأحماض والاحتكاكإذا كان من الضروري أن تتعرض تطبيقاتك لهذه البيئات، فمن الجيد أن تتمتع بمثل هذه المقاومة الكيميائية الجيدة.

يكلف

كقاعدة عامة، الألياف الزجاجية هي أكثر فعالية من حيث التكلفة مقارنةً بنظيراتها من ألياف الكربون، تُعدّ تكلفة الإنتاج من عيوب ألياف الكربون. لذلك، تُستخدم الألياف الزجاجية في نطاق أوسع من التطبيقات مقارنةً بألياف الكربون.

ليس من السهل إنتاج ألياف الكربون بكميات كبيرة. عملية مكثفة وتستغرق وقتا طويلا لتصنيع ألياف الكربون أكثر من الألياف الزجاجية. يجب أن تكون عملية تصنيع ألياف الكربون أكثر تنظيما وانخراطا، وهناك عدد أقل من المنتجين الراسخين لألياف الكربون.

خاتمة

المصدر: Notchtex

باختصار، لكلٍّ من ألياف الكربون والألياف الزجاجية مزايا وعيوب من جوانب مختلفة. يختلف كل نوع من الألياف في خصائصه، مثل: القوة والمرونة والوزن ومقاومة الحرارة والمقاومة الكيميائية والتكلفة وبالتالي، يمكن تبادل المواد المختلفة في جوانب معينة من الصناعة اعتمادًا على الظروف.

يجب على المستهلكين أن يأخذوا خصائص الفولاذ عند اختيار ألياف الكربون والألياف الزجاجية، يجب مراعاة العديد من العوامل. في بعض الأحيان، قد يحتاج المستهلكون أيضًا إلى مراعاة الشركة المصنعة والمورد.