Pöllö idea karan materiaaliksi?

[jyrki.j.koivisto]

Onko kukaan koskaan kuullutkaan karasta joka olisi tehty komposiittimateriaaleista? Esimerkiksi Hiilikuitu/Kevlar etc. Eikö näillä materiaaleilla saisi melkoisesti jäykkyyttä tuohon karaan? Ymmärtääkseni näillä aineilla on myös huono lämmönjohtokyky eli yläpäänlaakerointi helpottuisi. Karasta tulisi todella kevyt =pieni hitausmomentti (jos on edes väliä) toisaalta jos tuota lämpömuutoksen puutetta ei ota huomioon voisi laakereidenlämmetessä tulla ongelmia, mutta kuitenkin niinkuin otsikko sanoo olisiko aivan pöllö idea?

[jyrki.j.koivisto]

Kommenttien vähyydestä päättelisin idean olevan melko pöllö...  ;D

Haaveena olisi tehdä tuommoinen bt30 kartion kara sormi gribberillä...

[Pete2]

Kävin viimeviikolla työn puolesta sovitamassa
osia Balticin rakenteilla olevan 197 jalkaa pitään
purjeveneesen, niin "vene" on tehty kokonaan
hiilikuidusta ja keveys ja jäykyys kuulema aivan
omaa luokkaanssa (kuten hintakin : ).
Olen jotain hiilikuitiuputkia ohenntanut
ja se ei kyllä kuulu suosikki sorvaus  materiaaleihini.
Saisi ainakin z:n kiihtyvyys ja jarrutus rampit nopeiksi : ),
kun kara kevyt.

[PekkaNF]

Terve

Tälläisiin kysymyksiin on vaikea vasta, koska ei ikinä voi tietää onko kysyjän pohjatiedot jonkin JIM:n dokumentin varassa vai joku propellipipo joka on opiskellut hiili-hiili-komposiittien materiaalifysiikkaa viimeiset 25v....joten seuraava tuskin auttaa, mutta ehkä poikkii toisenkin vastauksen

Täällä on varmaa oikeita mekaanikkereita jotka osaa lyödä korville kimmomoduulilla, mutta toisin esiin yhden näkökulman: lämpölaajeneminen. Eli jotta laakerointi onnistuisi mitenkään (vaikka sille olisi erillinen jäähdytyslaitteisto, niin tästäkin huolimatta), niin kaikkien siihen liitettyjen osien olisi hyvä olla tehty saman kertoimen materiaaleista (helpoiten samasta materiaalista). Tähän törmää aikausien kun tehdään kara yms. rautametallista ja sitten karalaatikko alumiinista! OK, voisit sitten tehdä sekä karan, että karaolaatikon jostakin komposiittimateriaalista? Entäpä laakerit? Ja tälläisten osien valmistus ei oikein onnistu "valamalla" vaan jotta materiaalista olis hyötyä, niin sen kuitukonsetraatiosta on saatava suuri, joten sitten se on prepregit ja säkitys, infuusio tai muuta kallista.

Lopuksi osat pitää kuitenkin koneistaa ja suunnitella sopivat kiinnittimet. Kai olet huomannut etteivät metallille tarkoitettu kiinnittimet toimi oikein optimaalisesti komposiittien kanssa. Jos osaan joutuu tekemään ruuviliitoksen, niin sitten joutuu tutustumaan osaan, jota voi googlat sanalla "insert" + prepreg, epoxy jne.

Lopuksi erityisesti hiilikuidun kanssa voi tulla koroosio-ongelmia, erityisesti jos ei vedä väliin "eristeeksi" epoksia.

Eli oppimiskäyrä tulee olemaan jyrkkä, mutta en osaa kertoa heti alkuun miksi se ei olisi mahdollista, mulla on vaan sellainen tunne että se on vaikeeta ja kallista, mutta muuten ei erityisen kannattavaa.

Minkälainen sovellus vaatii äärimmäisiä tekoja karan painon säästössä?

PekkaNF

[viilari]

F-1 autojen vaihteisto/vetopyörästokotelot ovat olleet jo jonkinaikaa hiilikuitukomposiittia.Sen tiedän,että metalliset laakeripesät on liimattu jollain Henkel/Locktite tuotteella paikoilleen.Myöskin raskaankaluston kardaaniakseleita
tehdään hiilikuitukomposiitista.High Performance Composites lehdestä saattaisi tietoa löytyä
http://www.compositesworld.com/

[jyrki.j.koivisto]

Tuota lämpölaajenemista ja laakerointia mietinkin jo ekassa postauksessa. Tarkoituksena ei ole niinkään säästää painossa vaan heitin vain tuommoisen idean kun on tuo oma kara ollut suunnitteilla jo vuoden päivät ja kaikennäköistä on tullut siihen mietittyä...

Karan tekeminen komposiiteista vaatii jo alipaineen käyttöä ja jonkin sortin autoklaavi systeemeitä, muutoin perusideana  olisi laminoida karan sisäosan muotin päälle hiilikuitua/kevlaria/aramidia... Karan sisäosan muotti olisi terästä ja purettavissa paistetusta tuotoksesta, ulkopuolelle sitten muodot sorvaamalla.

Noh, taitaapi sittenkin olla helpompaa sorvata teräksestä tuo kara...  ::)

[Jonne]

En usko että komposiiteilla saavutetaan mitään muuta kuin harmaita hiuksia.

Ensinnäkin karalaatikon EI tarvitse olla kevyt. Mielummin painava, ihan johtuen Newtonin laista. Vasaralla voit lyödä naulaa, muttet naulalla vasaraa...

Mikäli Z-akselin kiihtyvyys ei ole riittävä, on Z:lla liian pieni servo. Simple as that  ;)

[Miguel-]

Pyöreiden osien punominen kuidusta on myös oma tieteen- ja taiteenlajinsa... Eli jos pullapitko tuottaa hankaluuksia, voi tässä mennä sormi suuhun pahemman kerran. Hiilikuidun sähkönjohtavuusongelma saadaan yleensä hoideltua laittamalla "pinta"kerrokseksi kierros lasi- tai aramidikuitua tms.

Ja eikös nuo laakerit yleensä aiheuta tuon lämmön ja kara/karalaatikko siirtää sen sitten muualle. Eli komposiittirakenteilla vaadittaisiin varmaan jotkut pienikitkaiset keraamiset laakerit olemattomalla esijännityksellä tai sitten nestejäähdytys tms.

[eemeli]

Hep.

Hiilikuidut johtavat lämpöä kuidun suuntaan erinomaisesti, näin on mulle kerrottu. Kaveri teki lennokin pakoputkia hiilikuidusta. Alipainetta ei välttämättä tartte enää laminointivaiheessa jos on huolellinen, toki sekoitetusta hartsista se ehkä olisi hyvä idea kuplien poistamiseen. Pyöreä kappale - voit käyttää teippiä tuottamaan samankaltaisen ilmiön. Uunituksen tarve riippuu matriisista ja toivotuista lämmönkesto-ominaisuuksista. Monien epoksihartsien lämpökäyttäytymiseen voi vaikuttaa uunituksella.

Koska lämpö johtuu paremmin kuidun suuntaan, voi joissakin tapauksissa ilmaantua ei-toivottuja muodonmuutoksia jos kuitujen orientaatio ei ole ideaalinen.

Pyöreys voi kärsiä.

Ulkopinnan sorvaaminen ei kannata. Justiin siinä ulkopinnassa niillä ehjillä kuiduilla on eniten positiivisia vaikutuksia. Esim hiilikuituvapa katkeaa jo aika pienen naarmun kohdalta.

Toinen juttu on se pöly. Hiilikuidut menee niin pieneksi pilkkeeksi, että se ei keuhkoista enää poies tule.

Kolmas se, että kun hiilikuitukomposiitti rikkoutuu, niin ei jää epäselväksi onko risa vai ehjä. Ellei karan kartion kohtaa tue esim, metalliholkilla ulkopuolelta, niin eka kerran kun kara tulee päin puristinta, voi olla säpälettä ilmassa... ;-) Hiilikuituputki voi olla aika lujilla siitä kartion kohdilta ilman tukea.

Nämä siis vaan ihan yleisinä huomioina suunnitteluun, en tarkoita, ettei voisi tehdä, mutta haasteita on tiedossa. Hutikappaleet saattaa tulla kalliiksi, ainakin jos materiaalit on kaupasta rahalla haettava.

-eemeli-

[jyrki.j.koivisto]

Kiitoksia kaikille vastauksista. Taidan sitten kallistua tuohon teräkseen, kun ei ole itsellä mitään kokemusta tuosta kuiduttamisesta eikä tuota pioneerihenkeäkään taida itellä olla tarpeeksi, rahasta puhumattakaan...  ;D