🇬🇧

סיבי פחמן חד-כיווניים (CFRP UD)

מרוכב סיבי פחמן, כל הסיבים בכיוון אחד

1500 MPaחוזק מתיחה
1.55 g/cm³צפיפות
135 GPaמודול E
Diamond בלבדעיבודיות

ערכים טיפוסיים למצב המסירה שבכותרת

ב-CFRP חד-כיווני כל סיבי הפחמן מסודרים בכיוון אחד, בתוך מטריצה (בדרך כלל אפוקסי). בכיוון הזה הוא חזק מאוד (כ-1500 MPa במאגר) ונוקשה (כ-135 GPa), בצפיפות של כ-1.55 g/cm³ בלבד. כלומר, לכל ק"ג הוא חזק ונוקשה בהרבה מפלדה ומאלומיניום.

אבל לרוחב הסיבים החוזק נמוך בהרבה, ולכן שכבות חד-כיווניות משמשות כ"אבני בניין" בלמינט, או בחלקים עם עומס בכיוון אחד: קורות, צינורות, מוטות ושלדים.

תכונות מכניות ופיזיקליות

תכונהערךהערה
חוזק מתיחה Rm1500 MPaבכיוון הסיבים
התארכות A1.2%
מודול אלסטיות E135 GPaבכיוון הסיבים
צפיפות ρ1.55 g/cm³
חוזק לחיצה1200 MPaבכיוון הסיבים
חוזק גזירה בין-שכבתי (ILSS)80 MPa
עיבודיותDiamond בלבדדירוג יחסי במאגר האתר

מבנה: סיב ומטריצה

מאפייןערךמשמעות
סיבפחמןחוזק ונוקשות
מטריצהבדרך כלל אפוקסיקושרת ומעבירה עומס
סידורחד-כיווני (0°)תכונות מרביות בכיוון אחד

ערכים טיפוסיים לפי נתוני יצרנים.

מבנים וגרסאות

בחומר מרוכב "החומר" נבנה יחד עם החלק: בוחרים סיב, מטריצה, כיווני שכבות ואחוז סיבים. אותם סיבים בסידור אחר נותנים תכונות שונות מאוד.

גרסהתכונותמתי בוחרים
Prepreg ומשרפה (Autoclave)איכות ותכונות מרביותתעופה ומבנים קריטיים
אינפוזיה / RTMחלקים גדולים בעלות נמוכה יותרמבנים גדולים
Pultrusionפרופילים חד-כיווניים רציפיםמוטות ופרופילים

שימושים

ייצור ועיבוד

כיווניות

התכונות בכיוון הסיבים גבוהות מאוד, ולרוחבם נמוכות בהרבה (בחומר חד-כיווני, פי עשרות). מתכננים את כיווני השכבות לפי כיווני העומס.

קורוזיה גלוונית

סיבי פחמן מוליכים חשמל ואצילים מאוד. במגע עם אלומיניום או פלדה בלחות המתכת נאכלת. מבודדים בשכבת סיבי זכוכית או בציפוי.

עיבוד

קידוח וכרסום בכלי יהלום (PCD) או קרביד מצופה, עם תמיכה שמונעת התפרקות שכבות (Delamination) ביציאה. האבק דורש יניקה והגנה נשימתית.

השוואה לחומרים דומים

חומרRm / Rp0.2ריתוךמתי עדיף
סיבי פחמן קוואזי-איזוטרופי (CFRP)600 MPaלא ניתןCFRP קוואזי-איזוטרופי: תכונות דומות בכל כיווני המישור · לדף החומר
סיבי זכוכית חד-כיווניים (GFRP UD)1000 MPaלא ניתןסיבי זכוכית: זול, פחות נוקשה · לדף החומר
7075-T6503–572 / 434–503 MPaלא מומלץ — FSWאלומיניום: איזוטרופי, כבד יותר · לדף החומר

טעויות נפוצות

לתכנן לפי החוזק בכיוון הסיבים בכל כיוון

לרוחב הסיבים החוזק נמוך מאוד.

לחבר ישירות לאלומיניום

קורוזיה גלוונית מהירה של האלומיניום.

לקדוח בלי תמיכה

השכבות מתפרקות ביציאת המקדח.

מקבילים, תקנים ואספקה

ASTMD3039 (בדיקת מתיחה)
תקניםשיטות בדיקה: ASTM D3039 / D3410 / D2344
צורות אספקהפרפריג · Filament Wind
יצרניםToray · Hexcel · Solvay

להמשך לימוד

הערכים טיפוסיים ומשמשים להשוואה בלבד. בחומרים מרוכבים התכונות תלויות מאוד בכיוון הסיבים, באחוז הסיבים, בשכבות ובתהליך הייצור. לתכנון יש להסתמך על נתוני הלמינט הספציפי ובדיקות. התקנים המוזכרים הם בעיקר שיטות בדיקה (ASTM D3039, ‏D3410, ‏D2344 ואחרים). מקורות: נתוני יצרנים ומאגר החומרים של METAL HUB.
עודכן: 31 באוקטובר 2026