A szénszálas anyagok könnyebbek és erősebbek, mint a vas és a beton, és különféle termékekben használják őket a repülőgépgyártásban, az űriparban és számos más iparágban, továbbá sporteszközökben. Ez a rész példákat ad a szénszálak digitális mikroszkóppal történő vizsgálatára és mérésére.

Szénszálak vizsgálata és mérése digitális mikroszkóppal

Mi a szénszál?

A szénszálak úgy készülnek, hogy poliakrilnitril (PAN) prekurzornak nevezett akrilszálakat (poliakrilnitril szálakat) égetnek el magas, körülbelül 1000°C-os hőmérsékleten. A PAN-prekurzorok átmérője 5–15 mikrométer, ami az emberei haj átmérőjének körülbelül a tizede. A vassal összehasonlítva azonban ezeknek a szálaknak a szakítószilárdsága hozzávetőleg 10-szer nagyobb, a sűrűsége (térfogategységre eső tömege) körülbelül 75%-kal kisebb, a fajlagos szilárdsága (súlyegységre eső szilárdsága) pedig körülbelül 40-szer nagyobb. Ezek az anyagok egyszerre nagyon szilárdak (nehezen szakadnak/törnek) és nagyon rugalmasak (nehezen deformálhatók).

Mi a CFRP?

A CFRP a „carbon fibre reinforced plastic” kifejezésből képzett betűszó, és egyfajta szénszál-erősítésű műanyagot jelent.
Az FRP-k (szálerősítésű műanyagok) két vagy több anyag kombinálásából jönnek létre. Nagy merevségüket és nagy szilárdságukat úgy érik el, hogy az alap műanyaghoz szálakat adnak erősítésül. Az olyan FRP-ket, amelyekhez szénszálat adnak erősítésül, szénszál-erősítésű műanyagoknak (CFRP-knek) nevezzük. Ezeket az anyagokat a nagyfokú merevségen és nagyfokú szilárdságon kívül vezetőképesség, hőállóság, kismértékű hőtágulás, önkenés és röntgensugárzás-áteresztő képesség jellemzi.
A CFRP-k kivételes jellemzőkkel rendelkeznek, de drágábbak, mint az üvegszál-erősítésű műanyagok (a GFRP-k).
Ezeknek az anyagoknak azonban hátrányaik is vannak. Például nehéz őket feldolgozni, könnyen elszíneződnek (besötétednek), és a szálak kivehetők maradnak a felületükön.

Szénszálak alkalmazási példái

Szénszálakat számos iparágban használnak. Ez a rész néhány fontosabb alkalmazási területet ismertet.

Gépkocsik, motorkerékpárok
Alkalmazási terület: tetők, spoilerek, ülésvázak, felnik, kipufogódob-borítások, alvázelemek
Űripar
Alkalmazási terület: rakétaalkatrészek és műholdak
Repülőgépipar
Alkalmazási terület: repülőgéptörzsek, helikopterrotor-lapátok
Vasút
Alkalmazási terület: vonattestek, forgóvázak
Ipari gépek
Alkalmazási terület: robotok alkatrészei, szállítóberendezések kezei, karjai és vázai
Elektromos készülékek
Alkalmazási terület: házak és tokok, beleértve a személyi számítógépek házát és az okostelefonok házát is
Árucikkek
Alkalmazási terület: szemüveg- és napszemüvegkeretek, sisakok
Nyomástartó tartályok
Alkalmazási terület: tartályok sűrített földgáz (CNG) számára, hidrogéntartályok, oxigénpalackok tűzoltók számára
Orvostechnikai berendezések
Alkalmazási terület: radiográfiai berendezések asztalai, röntgenfilmkazetták
Szociális ellátás, ápolás
Alkalmazási terület: kerekesszékek, lábprotézisek, mozgássegítő öltözetek
Sportszeripar
Alkalmazási terület: golfütőnyelek, teniszütők, kerékpárvázak
Szabadidős termékek iparága
Alkalmazási terület: horgászbotok, jachtok, hajók, sílécek, snowboardok

Példák szénszálak vizsgálatára és mérésére digitális mikroszkóppal

Az alábbiakban felsoroljuk a legújabb példákat a szénszálak vizsgálatára és mérésére a KEYENCE VHX sorozatú 4K-s digitális mikroszkópjával.

Szénszál keresztmetszetének vizsgálata
VHX-E2500, 2500×, koaxiális megvilágítás
Laminált CFRP-lemezen lévő repedések vizsgálata
ZS-200, 1000×, koaxiális megvilágítás + képösszetűzés
A képösszetűzés funkció lehetőséget ad nagy terület nagy felbontású vizsgálatára.
Gépkicsikarosszéria karbonszálas szövetének vizsgálata
VHX-E20, 20×, gyűrűs megvilágítással
Optikai árnyékhatás üzemmódban készült kép
VHX-E20, 20×, gyűrűs megvilágítással
Optikai árnyékhatás üzemmódban + színnel készült kép
Az optikai árnyékhatás üzemmód pásztázó elektronmikroszkóp (SEM) használata nélkül is lehetőséget ad a szál felületén található finom szabálytalanságok vizsgálatára.
Golfütőszár keresztmetszetének automatikus területmérési képe
ZS-200, 1000×, koaxiális megvilágítás, mérés előtt
ZS-200, 1000×, koaxiális megvilágítás, automatikus területmérés után
A golfütő szárának szilárdsága és súlya a szénszálak területarányának automatikus területmérés funkcióval történő mérésével elemezhető.
Üzemanyagtartály keresztmetszetének automatikus területmérési képe
VHX-E500, 2000×, koaxiális megvilágítás, mérés előtt
VHX-E500, 2000×, koaxiális megvilágítás, automatikus területmérés után
Most már pontosan megmérhető, mindössze az automatikus területmérő funkciót kell használni.