碳纤维材料(CFRP)具有出色的性能:重量轻、刚度极高、强度高、耐疲劳和耐腐蚀。然而,由于纤维的特殊材料性能,应采取一些措施尽可能长时间地保持这些优势。了解碳材料的成分和结构可以预测可达到的最大负载能力值以及维持这些负载能力所需的维护措施。在复合部件中加工时,纤维只是主要承重部件之一;纤维的连接及其相互之间的相对定位由所用的树脂系统提供。
尤其是对于结构承重(受力)应用,使用环氧树脂作为树脂系统仍然是最佳选择。因此,以尽可能低的材料使用量实现出色的纤维润湿性、高强度和承重能力。为了长期保持碳复合材料的优势,可以提出以下建议:
避免对组件进行强烈加热。碳的深色表面尤其会吸收大量阳光能量,从而产生大量热量。受控后固化复合材料组件在高温下也会在受热时损失部分疲劳强度。
环氧树脂不耐紫外线。长时间暴露在紫外线下会破坏环氧树脂的分子结构并改变其物理性质。
受侵蚀的环氧树脂具有“白垩”特性,纤维附着力低。如果它与粘合剂分离,嵌入的纤维会暴露在天气中,
尤其是水分会渗透到复合材料中,进一步削弱层压板的强度。为了避免这种可能的过程,建议对碳组件进行涂层或涂漆。抗紫外线聚氨酯涂层(也可用作透明材料)是此目的的理想选择。碳
材料与金属一样具有良好的导电性。因此,如果可能或必要,应为它们(尤其是桅杆!)提供足够的接地。
导电性的另一个影响是直接与碳相连的金属物体的腐蚀增加,当然铝尤其容易受到影响,铝作为碳的阳极,因此腐蚀严重。为了保护,始终建议使用非导体绝缘,即使用塑料密封件或塑料配件。一些硬椅子在与碳直接接触时也会或多或少地风化,但随着钢等级的提高,腐蚀会显著减少。
纤维复合材料的主要优点是可以根据预期的力应用来定向纤维方向。由于碳纤维沿纤维方向的刚度很高,因此可以用最少的材料和相同的刚度(与其他材料相比)设计和制造优化的组件。然而,轴向偏离该纤维方向(约90°)的组件的承载能力无法达到相同的程度。为了能够引入最小
为了能够引入最小的机械剪切力,管道、桅杆等的壁厚比同类部件要厚,但它们的强度仍然达不到铝的水平。
因此,应避免因横向力而出现突然或高负荷,例如大三角帆杆在负荷下撞击前支索,或者在早期对特别脆弱的区域(由钢、铝或双层碳管制成的护套)进行加固。