कार्बन फाइबर सम्मिश्र व्यापक रूप से उच्च तापमान वातावरण में उनकी ताकत और हल्के गुणों के कारण उपयोग किया जाता है। यह समझना कि इन सामग्रियों का विस्तार कैसे होता है जब गर्मी के संपर्क में इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक होता है। थर्मल विस्तार गणना सामग्री व्यवहार की भविष्यवाणी करने में मदद करती है और तापमान विविधताओं के तहत संरचनात्मक अखंडता सुनिश्चित करती है।

थर्मल विस्तार की मूल बातें

थर्मल विस्तार एक सामग्री के आकार में वृद्धि को संदर्भित करता है क्योंकि इसका तापमान बढ़ जाता है। यह थर्मल विस्तार (CTE) के गुणांक द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो इंगित करता है कि तापमान परिवर्तन की प्रति डिग्री कितनी सामग्री का विस्तार होता है। समग्रों के लिए, CTE फाइबर अभिविन्यास और मैट्रिक्स गुणों के आधार पर भिन्न होता है।

कार्बन फाइबर कम्पोजिट में विस्तार की गणना

एक समग्र का कुल रैखिक विस्तार इसके घटकों के गुणों पर निर्भर करता है। मिश्रण का नियम एक अनुमान प्रदान करता है:

ΔL = L0 × (α c × V c + α m × V m) × ΔT

कहाँ:

  • ΔL = लंबाई में परिवर्तन
  • L0 = मूल लंबाई
  • A = CTE of carbon fiber
  • A = CTE of matrix
  • V c = फाइबर का आयतन भिन्न
  • V m = मैट्रिक्स का आयतन भिन्न
  • तापमान में परिवर्तन

थर्मल विस्तार को प्रभावित करने वाले कारक

कई कारक कार्बन फाइबर कंपोजिट के थर्मल विस्तार व्यवहार को प्रभावित करते हैं। इनमें फाइबर अभिविन्यास, मैट्रिक्स सामग्री का प्रकार और तापमान सीमा शामिल है। फाइबर के एनिसोट्रोपिक गुण विभिन्न दिशाओं के साथ अलग-अलग विस्तार दर का कारण बन सकते हैं।

डिजाइन विचारों को इन कारकों के लिए उच्च तापमान अनुप्रयोगों में सामग्री विफलता या विरूपण को रोकने के लिए जिम्मेदार होना चाहिए।