什么是纤维取向，为什么重要？

复合材料是两种或多种不同材料的异质混合物，它们结合在一起以克服每种材料的个别限制，并在整体上制造出更强大的产品。复合材料的最终性能最终取决于制造它的材料的物理和化学性能。

然而，一般来说，复合材料可以通过添加纤维进行机械强化。纤维增强可以增强强度、弹性和可制造性，但到何种程度取决于纤维本身的位置或纤维取向。

但是，纤维取向如何影响部件在最终用途中的质量和性能？以下是您需要了解的有关纤维取向的所有信息 - 以及工程师的主要注意事项。

什么是纤维取向？

注塑成型中的纤维取向是指单根纤维的排列方式，以促进纤维增强聚合物复合材料中的最佳结构排列。当注入的材料流经模具时，由此产生的纤维排列改变了模具型腔的几何形状，这对机械性能有直接影响。

纤维增强聚合物复合材料 (FRP) 由三部分组成——聚合物基体、纤维增强材料和细相间区域。聚合物基质，通常是热固性或热塑性塑料，是一种粘合剂，可在注塑成型过程中将增强纤维固定在适当的位置。它还决定了复合材料的降解性能，如耐化学性或蠕变。如果基质是肉，纤维增强物是骨头，它们一起形成一个坚固的肢体或复合材料。

FRP 以其高机械性能、耐腐蚀和耐磨性、耐用性和设计灵活性而闻名。由于这些原因，纤维增强聚合物复合材料在航空航天、生物医学和海洋领域有着广泛的应用，但在牙科行业尤其受欢迎。

工程师可以通过混合和匹配不同的基体和增强纤维来定制纤维增强聚合物复合材料，以达到他们想要的效果。纤维取向是工程师使注塑材料更坚固的主要方式，也是 FRP 成功的秘诀。

玻璃与碳纤维

纤维增强聚合物复合材料的强度与其复合材料一样强，这适用于聚合物基体和纤维增强材料。由聚酯或环氧树脂等热固性材料制成的基质具有高尺寸稳定性和热稳定性以及耐溶剂性。另一方面，在这种情况下，聚醚醚酮 (PEEK) 等热塑性塑料比热固性塑料更坚韧，用这种聚合物基体制成的任何复合材料都不会那么脆。

纤维增强材料对零件的复合材料密度、机械性能以及电导率和热导率有巨大影响。一般来说，用于注塑成型的最佳纤维是玻璃纤维和碳纤维。

玻璃纤维价格实惠，具有高拉伸屈服强度和高耐化学性/耐热性。它们也是很好的绝缘体，非常适合电气应用。玻璃纤维复合材料的拉伸模量也远高于非玻璃纤维塑料。

碳纤维有两种：聚丙烯腈基 (PAN) 碳和沥青衍生碳。碳纤维具有极强的导热性，具有低线性热膨胀系数。它们还具有较高的抗拉强度和模量，以及较高的疲劳强度。

碳纤维的缺点包括它们的成本效率相对较低，它们的抗冲击性低，并且它们经常在高温下氧化。此外，碳纤维的高导电性可能会在未受保护的设备中引起不必要的放电。

为什么复合材料中的纤维取向很重要？

在复合材料中，纤维取向会极大地影响零件的强度。纤维增强复合材料中最常见的四种方向是单向、随机、双向和多向。无论材料中纤维的方向如何，纤维取向都可以显着提高注塑件的机械和化学性能。

增强纤维可以帮助将零件的结构载荷均匀地分布在支撑点网络上，而不是将其全部放在一个或两个集中压力点上。纤维取向提供宏观刚度和强度，这对提高零件的机械性能起着至关重要的作用。

更重要的是，纤维增强复合材料受益于聚合物基体和纤维增强材料赋予它们的化学特性。玻璃纤维具有出色的耐热性，而碳纤维具有出色的导热性。在纤维增强复合材料的帮助下，工程师可以为他们的注塑件注入几乎任何机械或热性能。

具有快速半径的光纤方向

纤维增强复合材料的强度与其各部分的总和一样强，也就是说它们非常坚固。对于希望制造需要高耐热性、强度和耐用性的零件的工程师来说，复合材料是一个不错的选择。经验丰富的制造合作伙伴可以帮助您选择玻璃或碳纤维方向，使您的设计尽可能坚固。

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