متفرقه

مقایسه استحکام فیبرکربن دربرابر فولاد و سایر فلزات صنعتی

اگر مطالب خودرویی گوناگون را در پدال مطالعه کرده باشید، اصطلاح «فیبرکربن» را بسیار شنیده‌اید. امروزه تقریبا هیچ ابرخودرو و سوپرخودروی جدیدی بدون استفاده از الیاف فیبرکربن در بدنه‌اش ساخته نمی‌شود. حال سوال اینجاست که آیا این ماده پرطرفدار و گران‌قیمت واقعا استحکام لازم را دربرابر سایر مواد قابل‌استفاده برای بدنه مانند فولاد، آلومینیوم و… دارد؟!

در ویدئویی که در ادامه مشاهده خواهد کرد، چند ماده مستحکم را که در صنعت خودرو به‌وفور استفاده می‌شوند خواهید دید که تحت فشار زیادی قرار گرفته و موردآزمایش قرار می‌گیرند. فیبرکربن نیز یکی از آنها است. در این ویدئو خواهید دید که این ماده مشهور تحت فشار هیدرولیک دستگاه پرس چگونه واکنش خواهد داد.

برای کسانی که از مبانی علمی فشار و مکانیک سردرنمی‌آورند باید خاطر نشان کنیم در این ویدئو خبری از این اطلاعات سردرگم‌کننده نیست. اعضای کانال «Crazy Hidraulic Press» در یوتیوب، استوانه‌های هم‌اندازه‌ای از اجناس متفاوت را ساخته و سپس آن‌ها را تحت فشار دستگاه قرار داده‌اند. آن‌ها به‌جز فیبرکربن به سراغ فلزاتی چون آلومینیوم، برنج، تیتانیوم، پلی‌وینیل کلراید (PVC)، پلی (متیل متاکریلات)، فولاد ضدزنگ و فولاد با گرید پایین رفت و همه‌شان را تحت فشار یکسان قرار داده‌اند. آن‌ها حداکثر نیروی قابل‌تحمل توسط هر ماده را نیز ثبت کردند. شایان‌ذکر است که یکای اندازه‌گیری این آزمایش کیلوگرم تعیین شده است.

آزمایش‌کنندگان وزن هر استوانه را پیش از خردکردن آن اندازه‌ گرفتند. نتیجه این اندازه‌گیری در جدول زیر و با یکای گرم بیان شده است:

پلی (متیل متاکریلات)۹
PVC۱۱
فولاد گرید پایین۵۸
فولاد ضدزنگ۵۹
الومینیوم۲۰
تیتانیوم۳۳
برنج۴۵

براساس این آزمایش، پلی (متیل متاکریلات) پیش از تغییرشکل و لهیدگی توانست فشار ۱۵۳۸ کیلوگرم را تحمل کند که رقمی تحسین برانگیز محسوب می‌شود؛ بنابراین عملکرد بهتری را نسبت‌به PVC از خود نشان داد که نهایتا قادر به تحمل فشار ۱۰۰۴ کیلوگرمی بود. اما عملکرد فیبرکربن چگونه بود؟!

فیبرکربن مورداستفاده برندهایی چون لامبورگینی و مک‌لارن موفق به تحمل حداکثر فشار ۲۹۹۸ کیلوگرمی شدند. آلومینیوم به‌خاطر ماهیت فلزی و مقاوم‌تر خود توانست حداکثر فشار ۳۸۴۰ کیلوگرمی را تحمل کند. یکی از مستحکم‌ترین ماده‌های این لیست نیز تیتانیوم گران‌بها بود که توان تحمل ۹۱۹۰ کیلوگرم فشار را پیش‌از تغییر شکل پلاستیک (غیرقابل بازگشت) داشت.

اما ستاره درخشان این بررسی فولاد ضدزنگ بود که توان تحمل بار ۱۵۸۰۰ کیلوگرمی را داشت. زمانی که فشار دستگاه از روی فولاد دفرمه‌شده برداشته شد، قطعه له‌شده بسیار داغ شده بود. این آزمایش نشان داد که فولاد ضدزنگ ۵ برابر مقاومت بیشتری نسبت‌به فیبرکربن دارد اما همان‌گونه که انتظار می‌رود، ۵ برابر سنگین‌تر هم بود.

باز هم تاکید می‌کنیم که اندازه‌گیری این آزمایش چندان علمی نیست و صرفا به‌منظور ایجاد یک درک از مقاومت مواد برای کاربران انجام شده است. درکل این حقیقت مشخص است که فلزاتی چون تیتانیوم و فولاد نسبت‌به فیبرکربن (که به شکنندگی شناخته می‌شود) مقاومت بیشتری دارند؛ بنابراین می‌بینیم که اصلی‌ترین دلیلی که ابرخودروسازان را به استفاده از فیبرکربن سوق داده، وزن کم آن درعین مقاومت بهترش در مقایسه با الیاف مصنوعی دیگر است.

علی صفرپور

نویسنده و مترجم سایت پدال٬ دانشجوی کارشناسی مهندسی مکانیک

مطالب مشابه

‫۱۸ دیدگاه‌ها

  1. مردیم از خوشی

    ۳۱ شهریور ۱۴۰۱
    سوابق: (899 ديدگاه)

    درسته کربن نسبت به وزنش عالی بود ولی توی فیلم کربن کلا حالت خودش را از دست داد به نظرم باید از ترکیب فولاد و کربن استفاده کرد یک لایه فولاد یک لایه کربن

    موافقم ۷
    مخالفم ۸
    1. ۳۱ شهریور ۱۴۰۱
      سوابق: (388 ديدگاه)

      لایه لایه که دیگه بدرد نمیخوره کربن میذارن که وزن ماشین کم بشه اینطوری ماشین سنگین میشه البته اگر هم بشه قیمت میره بالا

      موافقم ۱۷
      مخالفم ۴
  2. Ali_x76

    ۳۱ شهریور ۱۴۰۱
    سوابق: (1091 ديدگاه)

    چنتا نکته
    اول اینکه به طور معمول، از استوانه تو پر برای بررسی مقاومت فشاری قطعات استفاده میشه.
    دوم دمای محیط و قطعه به شدت مهمن.
    سوم مساحت زیر نمودار تنش کرنش اهمیت زیادی داره.
    چهارم نرخ بارگذاری جک هیدرولیک (سرعت افزایش بار) توی نتایج خیلی تاثیر گذاره.
    چهارم اینکه آلیاژ الومینیوم مشخص نشده بود.
    پنجم فرایند ساخت فیبرکربن خیلی خیلی مهمه.
    در اخر، یک ازمایش استاندارد حداقل ۳ آزمونه از هر نمونه نیاز داره.

    موافقم ۳۶
    مخالفم ۱
  3. Ferrari

    ۳۱ شهریور ۱۴۰۱
    سوابق: (15 ديدگاه)

    خود دستگاه پرس جنسش از چیه ؟

    موافقم ۱۸
    مخالفم ۱
    1. مهدی

      ۳۱ شهریور ۱۴۰۱
      سوابق: (1225 ديدگاه)

      فولاد فورج کاری شده. احتمالا تو فیلمها دیده بودین که برای ساخت شمشیر یا نعل اسب، آهن داغ رو با ضراب چکش آماده میکردن و شکل میدادن. این کار باعث شکسته شدن و متراکم کردن ساختار آهن می‌شود که استحکام بالایی به آهن میده البته فورجکاری هم مراتب مختلفی داره

      موافقم ۱۷
      مخالفم ۲
  4. ۹۱۱

    ۳۱ شهریور ۱۴۰۱
    سوابق: (178 ديدگاه)

    فیبر کربن با اینکه سبک هست ولی دوام خوبی نسبت به بقیه فلزات نداره. ولی با اینکه فولاد محکم هست، خیلی خیلی سنگین هست. چون کربن لایه لایه هست نه یک تیکه همون طور که دوستان اشاره کردن.برای همین دوام خوبی نداره

    موافقم ۳
    مخالفم ۵
  5. Royal Driver UK 70

    ۳۱ شهریور ۱۴۰۱
    سوابق: (281 ديدگاه)

    فیبر کربن رو داخل بدنه هواپیما هایی مثل بویینگ ۷۸۷ دریم لاینر استفاده میکنن داخل ترابری ها هم استفاده میشه. درعین سبکی بسیار استحکام خوبی داره.

    موافقم ۲
    مخالفم ۱
  6. ۹۱۱

    ۳۱ شهریور ۱۴۰۱
    سوابق: (178 ديدگاه)

    میدونم بوئینگ برای این استحکامش بالاس چون یه لایه فلز هم توی بدنش داره. ممنون از شما

    موافقم ۲
    مخالفم ۰
    1. Royal Driver UK 70

      ۱ مهر ۱۴۰۱
      سوابق: (281 ديدگاه)

      به شما ریپلای نزدم

      موافقم ۰
      مخالفم ۲
  7. بیژن

    ۳۱ شهریور ۱۴۰۱
    سوابق: (14 ديدگاه)

    استحکام فشاری بتنهایی ملاک استفاده از یک ماده در یک سازه نیست. استحکام کششی، تنش تسلیم، داکتایلیتی، تافنس، سختی، مدول یانگ، نسبت پویسن، مقاومت به خستگی، مقاومت به کریپ، مقاومت به خوردگی در دماهای مختلف و خواص فیزیکی دیگر عواملی هستند که در انتخاب مواد تاثیرگذارند.
    علاوه بر این مواد منجمله فولادها و فیبرکربن از گریدهای مختلف تشکیل میشوند که طیف وسیعی از استحکام و مقاومت مکانیکی و شیمیایی رو شامل میشوند. بنابراین مقایسه کلی اونها باهم بدون درنظرگرفتن فاکتورهای محیطی و گریدهای مختلف یه جورایی بی معنیه.

    موافقم ۲۱
    مخالفم ۲
    1. بیژن

      ۱ مهر ۱۴۰۱
      سوابق: (39 ديدگاه)

      با احترام, لطفا اون کسی که منفی داده دلیل مخالفتش با نظر من رو بگه تا اگه اشتباهی دارم متوجه بشم.
      من بیست و چهار ساله که بعنوان مهندس مواد در صنایع نفتی مشغول بکارم و انتخاب و کار با انواع متریال جزو وظایف شغلی منه.
      با شرکت های معتبر از کشورهای مختلف اروپایی و آسیایی هم تحت همین عنوان کار کردم. امابهرحال خوشحال میشم که چیزای جدید یاد بگیرم.
      ممنون

      موافقم ۹
      مخالفم ۱
      1. SLR _ 722

        ۱ مهر ۱۴۰۱
        سوابق: (81 ديدگاه)

        سلام بعضی وقت ها موقع پایین رفتن در متن ممکنه دست کسی اشتباهی روی دیسلایک بره
        ( کلا خیلی به منفی و مثبت ها حساس نباید بود )

        موافقم ۱۰
        مخالفم ۰
      2. حسین

        ۱ مهر ۱۴۰۱
        سوابق: (1 ديدگاه)

        سلام اقا بیژن . چطور میتونم از شما مشورت بگیرم ؟ ۰۹۳۸۸۱۴۹۳۰۷ این شماره منه . ممنون میشم شما یا دیکر دوستان که با فیبر کربن و مواد اشنایی دارن چند دقیقه ای به من وقت بدن. من نیاز به یک میله بلند ۱۵ متری برای نماشویی نیاز دارم . که فاکتور دوام قیمت و سبکی رو تامین کنه برام . بین الومنیوم و فیبر کربن کدوم بهتره؟!؟ . تحمل فشار و خمش اهمیت ویژه ای داره برام

        موافقم ۰
        مخالفم ۰
        1. مهدی

          ۱ مهر ۱۴۰۱
          سوابق: (1225 ديدگاه)

          مطمئنا آلومینیوم .شفت و لوله آلومینیومی آلیاژ سری هفت هزار تو بازار زیاده اما اینکه چه قطر و طولی بخواین مهمه چون شاخه ۱۵ وجود نداره

          موافقم ۱
          مخالفم ۰
  8. Payfast

    ۱ مهر ۱۴۰۱
    سوابق: (425 ديدگاه)

    فیبرکربن فورج کاری شده؟

    موافقم ۰
    مخالفم ۰
  9. Zakaria

    ۱ مهر ۱۴۰۱
    سوابق: (301 ديدگاه)

    در رابطه با این تست یه چیزی بگم.
    الیاف کلا در جهت کشش بار تحمل میکنن و توانایی تحمل بار های فشاری و برشی رو به درستی ندارن. فیبرکربن هم همونطوری که از اسمش مشخصه از الیاف تشکیل شده و توی تست فشار ارزش خودش رو به درستی نشون نمیده. الیاف کربن رو به تنهایی استفاده نمیکنن بلکه با رزینهای اپوکسی یا اکریلیکی تقویت میکنن. یعنی در جهت کشش الیاف کربن بار تحمل میکنن و در جهت فشار و برش رزین.

    موافقم ۷
    مخالفم ۱
  10. aliakbarkhoei

    ۱ مهر ۱۴۰۱
    سوابق: (115 ديدگاه)

    مطلبی عالی با کامنت‌های عالی.

    واقعا ناب بود.

    لطفاً درباره متریال خودرو، بیشتر وقت بزارید. قطعا مطالب نابی خواهند بود.

    موافقم ۱
    مخالفم ۰
  11. یاس ی

    ۲ مهر ۱۴۰۱
    سوابق: (941 ديدگاه)

    سلام، بیژن جان شما بیا کامنت بزار سلام، امروز چند شنبه هستش ؟ میبینی یدونه دیسلایک میخوره. من به شخصه کم کامنت میزارم و لایک و دیسلایک اهمیتی برام نداره، ولی همیشه برام سوال بود که این یدونه دیسلایک زیر تمام کامنتها کار کیه ؟ سلام هم بدی یدونه دیسلایک میخوره.

    موافقم ۰
    مخالفم ۰

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

لطفاً از نوشتن به‌صورت پینگلیش، اجتناب نمایید. نظرات حاوی توهین، عبارات غیراخلاقی، سیاسی، مطالب غیر مرتبط، اسپم، ترول و تبلیغاتی پذیرفته نمی‌شوند. برای تغییر آواتار خود می‌توانید از سایت گراواتار استفاده نمایید.

دکمه بازگشت به بالا