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Qui sotto troverete
le caratteristiche tecniche dei materiali più usati in f1 e
nell'industria motoristica in generale, cioè il Kevlar e la
fibra di Carbonio.
Forse questi dati non vi diranno nulla, ma vorrei evidenziare un
paio di caratteristiche che fanno decisamente tendere la scelta
su questi materiali piuttosto che sull'acciaio, materiale
classico per uso meccanico e automobilistico. La densità ,
cioè il peso e le dimensioni del pezzo finito, è molto
minore per questi composti piuttosto che per l'acciaio. Infatti
la densità dell'acciaio è circa 7.8 Kg/dm3 contro 1.4-2
del K o del C, cioè 4 volte maggiore. La resistenza a
trazione cioè la resistenza a essere tirato fino a rompersi è
molto inferiore per l'acciaio.Un acciaio non legato resiste fino
a circa 500 Mpa, e uno legato fino a circa 1000 Mpa. Per il C e
il K si arriva addirittura fino a 4500 Mpa ,cioè dalle 4 alle 8
volte di più. L'unico vantaggio per l'acciaio è la
capacità di allungamento che consente di costruire meccanismi
che anno sulla deformazione la loro vera utilità, come per
esempio le molle .
In questo caso l'allungamento dell'acciaio arriva a 10 volte
quello del C o del K.
Quindi , riassumendo il C e il K sono leggerissimi , reggono
carichi enormi ma sono rigidi. Se costassero poco ci si potrebbe
costruire qualsiasi cosa.
Però la ghisa ad esempio costa 500 lire al Kg, mentre un Kg di
carbonio può costare milioni.Quindi per usi comuni si usano
acciai, ghise, e quando siamo fortunati leghe di alluminio
[10.000 lire il Kg], per la F1 dove il costo è l'ultimo dei
problemi , è più che ovvio usare il Carbonio o il Kevlar.
Il
Kevlar
o Fibre aramidiche
Le fibre aramidiche sono fibre poliammidiche aromatiche
attualmente commercializzate in tre tipologie:
Kevlar 29 (ad alta tenacità),
Kevlar 49 (ad alto modulo di elasticità)
Kevlar 129 (ad altissimo modulo di elasticità)
In Tab. sono riportate le caratteristiche dei materiali
suddetti.
Le fibre aramidiche sono indicate per tutte quelle applicazioni
in cui insieme ad alte caratteristiche meccaniche sono richieste
buona tenacità, buona resistenza alla fatica e densità molto
bassa; queste fibre inoltre resistono all'umidità e a molti
solventi mentre sono attaccate dalle basi e dagli acidi forti;
l'ossidazione limita il loro impiego fino a temperature di
150-200 °C.
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Tipo
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Densità
(kg/dm3)
|
Resistenza a
trazione (Mpa)
|
Elasticità (Mpa)
|
Allungamento
(%)
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Kevlar 29
|
1.45
|
3600
|
83000
|
4.0
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Kevlar 49
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1.45
|
3900
|
130000
|
2.8
|
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Kevlar 149
|
1.47
|
3400
|
185000
|
2.0
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Le
fibre di Carbonio
Le fibre di carbonio
presentano resistenze a trazione simili a quelle delle fibre di
vetro ma modulo di elasticità molto più elevato così che tali
fibre sono indicate per la realizzazione di materiali compositi
particolarmente rigidi; il loro costo è peraltro molto elevato.
Le fibre di carbonio sono prodotte per pirolisi o per
decomposizione per riscaldamento di fibre che contengono
carbonio; i tipi di fibre da cui esse vengono prodotte (detti
precursori) sono essenzialmente tre: il rayon a base di
cellulosa, il poliacrilonitrile (PAN) e la pece. Fra questi il
precursore più usato risulta il PAN il quale fornisce fibre di
carbonio con resistenze mediamente più elevate di quelle di
fibre provenienti da altri precursori.
Le fibre di carbonio sono prodotte con diametri inferiori a 5
micrometri [ 5 x 10^-6 metri = 5 x 0.000001 metri = 5 millesimi
di millimetro ].
Le caratteristiche fisiche e meccaniche delle fibre di carbonio
sono influenzate sia dal precursore di provenienza sia dal
processo tecnologico di produzione; in Tab. sono riportate
alcune di queste caratteristiche.
| Precursore |
Densità (kg/dm3) |
Resistenza a trazione (Mpa) |
Elasticità (Mpa) |
Allungamento (%) |
| Rayon |
1.6-1.9 |
2000-2500 |
340 000-530 000 |
1.5-2.5 |
| PAN |
1.75-19.96 |
1600-4800 |
230 000-480 000 |
1.5-2.0 |
| Pece |
2.0-2.2 |
1800-2200 |
380 000-700 000 |
0.4-1.4 |
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