Z-nålning

Z-stift insatt mellan fibrerna i en komposit

Z-pinning är en teknik för att infoga förstärkningsfibrer (även kallade Z-stift eller Z-fibrer) längs Z-riktningen av kontinuerlig fiberarmerad plast . Z-stift kan vara gjorda av metall eller förhärdade enkelriktade kompositfibrer. Den är designad för användning inom pre-preg -teknologi; Det finns omfattande experimentella bevis för att Z-stiftning dramatiskt förbättrar kompositstrukturens motståndskraft mot delaminering . Bilden till höger visar ett Z-stift insatt mellan materialets fibrer. Stiftet sprider fibrerna och skapar en oval form som är fylld med harts . Z-stiftet förhindrar att kompositen delamineras. När en belastning appliceras kommer sprickorna vanligtvis att bildas längs öppningens linje.

Fördelar

Z-pinning är en mångsidig teknik som kan appliceras på många material som kommer att dra nytta av extra styrka och hållbarhet. De är särskilt effektiva när de används i material som utsätts för delaminering , eftersom Z-stiften kan motverka detta problem. Z-pinning har använts i flygplanstillverkning för att öka styrkan. Genom att Z-nåla materialen på ett flygplan, såsom vingarna, kan det få ett mycket högre motstånd mot skador under flygning. Dessutom, om flygplanet lider av en mindre spricka, kommer Z-stiftet att förhindra att det från katastrofala fel. Z-stift kan också användas för fordonsapplikationer. Stiften kan sättas in i kolfiberdelar för att öka styrkan på dem. Om den främre splittern på en bil var konstruerad med Z-stift skulle den klara av betydligt fler stötar eftersom Z-stiften skulle hålla ihop den även med en mindre spricka. Detta gör att kolfiberdelarna förblir lätta samtidigt som de är starka. Testning av Z-stift av olika storlekar har visat att större stift leder till ökad styrka. En 1% ökning av storleken på Z-stiftet ökar segheten med upp till 6 till 25 gånger. Men en för stor stift kan störa fibrerna i materialet mer vilket leder till att det spricker.

Z-Pin produktion

Det finns många metoder för att skapa Z-stift. Vanligtvis är Z-stift förhärdade och sätts sedan in i kompositer. En process består av att dra en fibersträng genom ett bad av flytande harts med hjälp av en pultruderingsmaskin . Fibern dras sedan ut ur badet genom formen som skapar formen och storleken på stiftet. Stiftet sätts sedan in i en vertikal orientering i skum för att avsluta processen. Stiftet kan beläggas eller behandlas som ett extra steg beroende på applikation. Denna process är ett av de mer effektiva och kostnadseffektiva sätten att tillverka Z-stift eftersom den lätt kan anpassas till olika stiftstorlekar.

Tillverkning med Z-stift

Z-stift har många sätt att sättas in i det valda materialet. Den vanligaste metoden är en process som använder en ultraljudshammare. Hammaren trycker ihop skummet som omsluter stiften och trycker in stiften i materialet. Hammaren inducerar högfrekventa vibrationer till stiftet när den komprimeras. Den vibrerande avfasade spetsen på Z-stiften värms lokalt upp och mjukar upp hartset så att Z-fibern kan penetrera förformen med minimalt avbrott av de långa fibrerna. Resterande stift och laminat ovanför ytan avlägsnas för att skapa en slät och jämn yta. Ytan kan avslutas med en beläggning för att täta Z-stiften inuti materialet. En handhållen ultraljudspistol kan också användas för att sätta in Z-stift i småskalig produktion. Detta är idealiskt för att testa material som innehåller Z-stift eftersom de enkelt kan sättas in på vilken plats som helst på materialet.

Se även

• Tufting (kompositer)

externa länkar

• Cranfield University sida med Z-pinning enhet beskrivning