מחקר על יישומי כטב"ם של בד טוויל בזלת

סיבי בזלתאיך זה נוצר, המבנה שלו, וכמה חזק זה נשאר

חומר טבעי ולא רעיל סיבי בזלת מיוצר על ידי התכה ומשיכה של סלעים געשיים. כדי ליצור סיבי בזלתעפרת בזלת מחוממת לכ-1500 מעלות צלזיוס לפני שהיא נמשכת לחוטים רציפים דרך ספינרים מסגסוגת פלטינה-רודיום. סיבי בזלת בעלי תכונות מעולות בשל מקורם הגיאולוגי: הם עומדים בטווח רחב של טמפרטורות, אך פעולתם הרציפה ב-600 מעלות צלזיוס עולה על זו של רוב מטריצות השרף. סיבי זכוכיתעמידותו של סיבי בזלת לסביבות בסיסיות וחומציות מבטיחה את חיי השירות הממושכים שלו בסביבה קשה כמו לחות גבוהה ונוכחות גז קורוזיבי בהשוואה לכמה גרסאות של GFRP.

בחינת דוגמאות אריגת טוויל

אריגת טוויל מייצרת קווים צפים ממושכים של עיוות או ערב, היוצרים בד שנופך ביעילות ומתאים בצורה מושלמת. בדי טוויל קל יותר להניח ידנית בחלקי כטב"ם עם פרופילים מעוקלים מורכבים כגון פתחי יניקת אוויר וחיפויי כנף מאשר בדים באריגה פשוטה, וזה מפשט את תהליך ההנחה הידנית ומפחית פגמים כגון קמטים או חוסר יישור של סיבים. היתרון שלו הוא שניתן להשתמש בו ביציקת שרף בסיוע ואקום (VARTM) ויציקת העברת שרף (RTM).
היתרונות המכניים של מבנה הטוויל הם שהצפים הארוכים שלו מפחיתים את קשירת הסיבים. קשירת הסיבים אמורה תיאורטית לשפר את יעילות המרת חוזק המתיחה של הסיבים, מה שמאפשר לחומר המרוכב לנצל את חוזק הסיבים במלואו. עם זאת, לבדי טוויל אין כל כך הרבה חוטים שזורים כמו לבדי אריגה פשוטה, מה שנוטה להוריד מעט את מודול הגזירה במישור שלהם עקב הגמישות הנוספת של הבד.

אפקט חיזוק סינרגטי של מבנה טוויל על סבילות נזק: תרכובות פולימר מחוזק בסיבי בזלת (BFRP) ידועים כבר כבעלי קשיחות גבוהה, כך שמצבי הכשל שלהם כוללים בדרך כלל מיצוי סיבים שפירים יותר, בניגוד לשבר שביר. בהקשר זה, הגיאומטריה של הטוויל משפרת עוד יותר תופעה זו. יכולת העיוות המורחבת של בד הטוויל מעניקה לו יכולת ספיגת אנרגיה גבוהה במקרים של עומס פגיעה. פיזור הסיבים ואזורי העיוות הפלסטי הקטנים מפזרים אנרגיית פגיעה גבוהה יותר. ככזה, העמידות הטבעית של BFRP, יחד עם מנגנון ספיגת האנרגיה שלו עקב מבנה אריגת הטוויל, מייצרים אפקט סינרגטי על סבילות נזק הפגיעה הכוללת, מה שמשפר את ספיגת האנרגיה הספציפית של חומר (SEA). זה הופך את בד הטוויל BFRP למועמד מצוין עבור גלגלי נחיתה של כטב"מ או קצוות קדמיים של כנפיים ואזורים החשופים לפגיעות ציפורים או פגיעות פסולת, או כל אזור אחר שמגדיל משמעותית את שרידות המבנה של הכטב"מ בסביבה תפעולית מורכבת.