habari

Safu ya ndani ya chombo cha shinikizo la jeraha la nyuzinyuzi kimsingi ni muundo wa bitana, ambao kazi yake kuu ni kufanya kazi kama kizuizi cha kuziba ili kuzuia kuvuja kwa gesi au kioevu chenye shinikizo kubwa kilichohifadhiwa ndani, huku pia kulinda safu ya nje ya jeraha la nyuzinyuzi. Safu hii haiharibiki na nyenzo za ndani zilizohifadhiwa, na safu ya nje ni safu ya jeraha la nyuzinyuzi iliyoimarishwa na resini, hasa inayotumika kubeba mzigo mwingi wa shinikizo ndani ya chombo cha shinikizo.

Muundo wa chombo cha shinikizo la jeraha la nyuzi: Vyombo vya shinikizo la nyenzo mchanganyiko huja katika aina nne za kimuundo: silinda, duara, mviringo, na mstatili. Chombo cha mviringo kina sehemu ya silinda na vichwa viwili. Vyombo vya shinikizo la chuma hutengenezwa kwa maumbo rahisi, na akiba ya nguvu nyingi katika mwelekeo wa mhimili. Chini ya shinikizo la ndani, mikazo ya longitudinal na latitudinal ya chombo cha duara ni sawa, na ni nusu ya mkazo wa mviringo wa chombo cha silinda. Vifaa vya chuma vina nguvu sawa katika pande zote; kwa hivyo, vyombo vya chuma vya duara vimeundwa kwa nguvu sawa na vina uzito wa chini kabisa kwa ujazo na shinikizo fulani. Hali ya mkazo ya chombo cha duara ni bora, na ukuta wa chombo unaweza kufanywa kuwa mwembamba zaidi. Hata hivyo, kutokana na ugumu mkubwa katika utengenezaji wa vyombo vya duara, kwa ujumla hutumiwa tu katika matumizi maalum kama vile vyombo vya angani. Vyombo vyenye umbo la pete ni nadra katika uzalishaji wa viwandani, lakini muundo wao bado ni muhimu katika hali fulani maalum. Kwa mfano, vyombo vya angani hutumia muundo huu maalum ili kutumia kikamilifu nafasi ndogo. Vyombo vya mstatili hutumiwa hasa kuongeza matumizi ya nafasi wakati nafasi ni ndogo, kama vile magari ya tanki ya mstatili kwa magari na magari ya tanki ya reli. Vyombo hivi kwa ujumla ni vyombo vyenye shinikizo la chini au shinikizo la angahewa, na uzito mwepesi hupendelewa.

Ugumu wa muundo wa chombo cha shinikizo la nyenzo mchanganyiko, mabadiliko ya ghafla katika kofia za mwisho na unene wake, na unene na pembe inayobadilika ya kofia za mwisho huleta ugumu mwingi katika muundo, uchambuzi, hesabu, na uundaji. Wakati mwingine, vyombo vya shinikizo la nyenzo mchanganyiko havihitaji tu kuzungusha kwa pembe tofauti na uwiano wa kasi katika kofia za mwisho, lakini pia huhitaji mbinu tofauti za kuzungusha kulingana na muundo. Wakati huo huo, ushawishi wa mambo ya vitendo kama vile mgawo wa msuguano lazima uzingatiwe. Kwa hivyo, ni muundo sahihi na unaofaa tu unaoweza kuongoza ipasavyo mchakato wa uzalishaji wa kuzungusha wanyenzo mchanganyikovyombo vya shinikizo, na hivyo kutoa bidhaa nyepesi za vyombo vya shinikizo vya nyenzo mchanganyiko zinazokidhi mahitaji ya muundo.

Vifaa vya Vyombo vya Shinikizo la Nyuzinyuzi-Jeraha

Safu ya jeraha la nyuzinyuzi, kama sehemu kuu inayobeba mzigo, lazima iwe na nguvu ya juu, moduli ya juu, msongamano mdogo, uthabiti wa joto, unyevu mzuri wa resini, uchakataji mzuri wa kuzungusha, na ubanaji sare wa kifungu cha nyuzinyuzi. Vifaa vya nyuzinyuzi vinavyotumika sana kwa vyombo vyepesi vya shinikizo la mchanganyiko ni pamoja na nyuzinyuzi za kaboni, nyuzinyuzi za PBO, nyuzinyuzi za aramid, na nyuzinyuzi za polyethilini zenye uzito wa molekuli nyingi sana.

Nyuzinyuzi za kabonini nyenzo ya kaboni yenye nyuzinyuzi ambayo sehemu yake kuu ni kaboni. Huundwa kwa vitangulizi vya nyuzinyuzi hai vinavyofanya kaboni kwenye halijoto ya juu na ni nyenzo ya nyuzinyuzi yenye utendaji wa juu yenye kiwango cha kaboni kinachozidi 95%. Nyuzinyuzi ya kaboni ina sifa bora, na utafiti juu yake ulianza zaidi ya miaka 100 iliyopita. Ni nyenzo ya nyuzinyuzi yenye nguvu ya juu, moduli ya juu, na msongamano mdogo yenye utendaji wa juu, hasa inayoonyeshwa na yafuatayo:

1. Uzito mdogo na uzito mwepesi. Uzito wa nyuzi za kaboni ni 1.7~2 g/cm³, sawa na 1/4 ya msongamano wa chuma na 1/2 ya msongamano wa aloi ya alumini.

2. Nguvu ya juu na moduli ya juu: Nguvu yake ni mara 4-5 zaidi kuliko chuma, na moduli yake ya elastic ni mara 5-6 zaidi kuliko aloi za alumini, ikionyesha urejeshaji kamili wa elastic (Zhang Eryong na Sun Yan, 2020). Nguvu ya mvutano na moduli ya elastic ya nyuzi za kaboni inaweza kufikia MPa 3500-6300 na GPa 230-700, mtawalia.

3. Mgawo mdogo wa upanuzi wa joto: Upitishaji joto wa nyuzi za kaboni hupungua kadri halijoto inavyoongezeka, na kuifanya iwe sugu kwa upoezaji na joto la haraka. Haitapasuka hata baada ya kupoa kutoka nyuzi joto elfu kadhaa hadi halijoto ya kawaida, na haitayeyuka au kulainika katika angahewa isiyo na oksidi kwa nyuzi joto 3000; haitavunjika kwa joto la kioevu.

4. Upinzani mzuri wa kutu: Nyuzinyuzi za kaboni haziathiriwi na asidi na zinaweza kuhimili asidi kali kama vile asidi hidrokloriki iliyokolea na asidi ya sulfuriki. Zaidi ya hayo, mchanganyiko wa nyuzinyuzi za kaboni pia una sifa kama vile upinzani wa mionzi, uthabiti mzuri wa kemikali, uwezo wa kunyonya gesi zenye sumu, na upimaji wa neutroni, na kuzifanya zitumike sana katika anga za juu, kijeshi, na nyanja zingine nyingi.

Aramid, nyuzinyuzi hai iliyotengenezwa kutokana na polyphthalamidi zenye harufu nzuri, iliibuka mwishoni mwa miaka ya 1960. Uzito wake ni mdogo kuliko ule wa nyuzinyuzi za kaboni. Ina nguvu nyingi, mavuno mengi, upinzani mzuri wa athari, utulivu mzuri wa kemikali, na upinzani wa joto, na bei yake ni nusu tu ya nyuzinyuzi za kaboni.Nyuzi za Aramidihasa zina sifa zifuatazo:

1. Sifa nzuri za kiufundi. Nyuzinyuzi za aramidi ni polima inayonyumbulika yenye nguvu ya juu ya mvutano kuliko polima za kawaida, pamba, na nailoni. Ina urefu mkubwa, hisia laini ya mkono, na uwezo mzuri wa kuzungusha, na kuiruhusu kutengenezwa kuwa nyuzi zenye unene na urefu tofauti.

2. Kizuia moto bora na upinzani wa joto. Aramid ina kiashiria cha oksijeni kinachozuia zaidi ya 28, kwa hivyo haiendelei kuwaka baada ya kuondolewa kwenye moto. Ina uthabiti mzuri wa joto, inaweza kutumika kila wakati kwa 205℃, na hudumisha nguvu ya juu hata kwa halijoto zaidi ya 205℃. Wakati huo huo, nyuzi za aramid zina halijoto ya juu ya mtengano, hudumisha nguvu ya juu hata kwa halijoto ya juu, na huanza tu kuwa kaboni kwa halijoto zaidi ya 370℃.

3. Sifa thabiti za kemikali. Nyuzinyuzi za aramidi huonyesha upinzani bora kwa kemikali nyingi, zinaweza kuhimili viwango vingi vya juu vya asidi isokaboni, na kuwa na upinzani mzuri wa alkali kwenye joto la kawaida.

4. Sifa bora za kiufundi. Ina sifa bora za kiufundi kama vile nguvu ya juu sana, moduli ya juu, na uzito mwepesi. Nguvu yake ni mara 5-6 ya waya wa chuma, moduli yake ya elastic ni mara 2-3 ya waya wa chuma au nyuzi za kioo, uimara wake ni mara mbili ya waya wa chuma, na uzito wake ni 1/5 tu ya waya wa chuma. Nyuzi za poliamidi zenye harufu nzuri zimetumika sana kwa muda mrefu, zinafaa hasa kwa vyombo vya anga na vyombo vya shinikizo la anga vyenye mahitaji magumu ya ubora na umbo.

Nyuzinyuzi za PBO zilitengenezwa nchini Marekani katika miaka ya 1980 kama nyenzo ya kuimarisha vifaa vya mchanganyiko vilivyotengenezwa kwa ajili ya sekta ya anga. Ni mojawapo ya wanachama wenye matumaini makubwa wa familia ya poliamide yenye misombo ya aromatic ya heterocyclic na inajulikana kama nyuzinyuzi bora ya karne ya 21. Nyuzinyuzi za PBO zina sifa bora za kimwili na kemikali; nguvu zake, moduli ya elastic, na upinzani wa joto ni miongoni mwa nyuzi bora zaidi. Zaidi ya hayo, nyuzinyuzi za PBO zina upinzani bora wa athari, upinzani wa mikwaruzo, na utulivu wa vipimo, na ni nyepesi na rahisi kunyumbulika, na kuifanya kuwa nyenzo bora ya nguo. Nyuzinyuzi za PBO zina sifa kuu zifuatazo:

1. Sifa bora za kiufundi. Bidhaa za nyuzi za PBO za hali ya juu zina nguvu ya 5.8 GPa na moduli ya elastic ya 180 GPa, ambayo ni ya juu zaidi kati ya nyuzi za kemikali zilizopo.

2. Utulivu bora wa joto. Inaweza kuhimili halijoto hadi 600°C, ikiwa na kiashiria cha kikomo cha 68. Haichomi au kufifia kwenye moto, na upinzani wake wa joto na ucheleweshaji wa moto ni wa juu kuliko nyuzi nyingine yoyote ya kikaboni.

Kama nyuzinyuzi ya karne ya 21 yenye utendaji wa hali ya juu sana, nyuzinyuzi ya PBO ina sifa bora za kimwili, kiufundi, na kemikali. Nguvu na moduli zake za elastic ni mara mbili ya nyuzinyuzi ya aramidi, na ina upinzani wa joto na ucheleweshaji wa moto wa meta-aramidi poliamidi. Sifa zake za kimwili na kemikali zinazidi kabisa zile za nyuzinyuzi ya aramidi. Nyuzinyuzi ya PBO yenye kipenyo cha 1mm inaweza kuinua kitu chenye uzito wa hadi kilo 450, na nguvu yake ni zaidi ya mara 10 ya nyuzinyuzi ya chuma.

Nyuzinyuzi ya polyethilini yenye uzito wa molekuli nyingi sana, pia inajulikana kama nyuzinyuzi ya polyethilini yenye nguvu nyingi, yenye moduli nyingi, ni nyuzinyuzi yenye nguvu na moduli maalum ya juu zaidi duniani. Ni nyuzinyuzi iliyosokotwa kutoka kwa polyethilini yenye uzito wa molekuli wa milioni 1 hadi milioni 5. Nyuzinyuzi ya polyethilini yenye uzito wa molekuli nyingi sana ina sifa zifuatazo:

1. Nguvu maalum ya hali ya juu na moduli maalum ya hali ya juu. Nguvu yake maalum ni zaidi ya mara kumi ya waya wa chuma wa sehemu hiyo hiyo, na moduli yake maalum ni ya pili kwa nyuzi maalum za kaboni pekee. Kwa kawaida, uzito wake wa molekuli ni mkubwa kuliko 10, ikiwa na nguvu ya mkunjo ya 3.5 GPa, moduli ya elastic ya 116 GPa, na urefu wa 3.4%.

2. Msongamano mdogo. Msongamano wake kwa ujumla ni 0.97~0.98 g/cm³, na kuuruhusu kuelea juu ya maji.

3. Urefu mdogo wakati wa kuvunjika. Ina uwezo mkubwa wa kunyonya nishati, upinzani bora wa athari na kukata, upinzani bora wa hali ya hewa, na ni sugu kwa miale ya urujuanimno, neutroni, na miale ya gamma. Pia ina unyonyaji wa nishati maalum, uthabiti mdogo wa dielektri, upitishaji wa mawimbi ya sumakuumeme wa juu, na upinzani dhidi ya kutu ya kemikali, pamoja na upinzani mzuri wa uchakavu na maisha marefu ya kunyumbulika.

Nyuzinyuzi za polyethilini zina sifa nyingi bora, zikionyesha faida kubwa katikanyuzi zenye utendaji wa hali ya juusoko. Kuanzia njia za kutia nanga katika maeneo ya mafuta ya pwani hadi vifaa vyenye mchanganyiko mwepesi wa utendaji wa hali ya juu, inaonyesha faida kubwa katika vita vya kisasa, na pia katika sekta za anga, anga za juu, na baharini, ikichukua jukumu muhimu katika vifaa vya ulinzi na maeneo mengine.