Dacă înțelegeți cum sunt fabricate remorcările și țesăturile din fibră de carbon, știți că este un proces complex și energetic care necesită alinierea atomilor de carbon, supunându-i la căldură mare și apoi acoperindu-le cu un produs chimic pentru a ajuta la lipirea rășinii. Dar cum aceste fibre și țesături devin tuburi compozite?
Este ușor să priviți o secțiune transversală a tuburilor compuse și să presupuneți că este o construcție dintr-o singură piesă. Produsul finit este cu siguranță o singură piesă, dar asta se datorează doar faptului că procesul de rășină și întărire leagă totul împreună. Acea secțiune de tub nu a început ca o singură piesă. A început ca mai multe straturi de fibre sau țesături care au fost combinate cu rășină pentru a crea tubul finisat.
Există patru procese principale pentru crearea tuburilor compozite. Acestea sunt:
1. ROLL WRAPPING
Învelirea în role se face de obicei cu un produs prepreg pentru a se asigura consecvența. Un prepreg este un produs compozit format din țesătură sau fibră deja impregnată cu rășină epoxidică necesară pentru a ține totul împreună.
Materialul prepreg este tăiat în straturi cu diferite fibre de orientare. Aceste straturi sunt apoi rulate pe o tijă cilindrică cunoscută sub numele de dorn. Mandrinul și prepreg-ul sunt apoi învelite într-o peliculă de plastic pentru a conține rășină epoxidică și a comprima straturile în timpul întăririi. După terminarea întăririi, dornul este îndepărtat din centrul tubului finisat.
Învelirea prin rulare are o consecvență maximă atât în fibra de carbon cât și în tubul din fibră de sticlă. Procesul oferă, de asemenea, mai multe personalizări atât în ceea ce privește configurația fibrelor / mandrelului, cât și a cantităților de producție. Înfășurarea în role este procesul preferat pentru producerea de rulaje mici.
2. FIERE DE FILAMENT
Procesul de înfășurare a filamentului începe cu o remorcare compusă fie din fibră de carbon, fibră de sticlă, fie din hibrid din fibră de carbon. Traul este încărcat pe mai multe bobine din spatele mașinii de înfășurare. În partea din față este un mandrin lung care acționează ca forma pentru tubulatura.
Pentru a crea tubul, o căruță se deplasează în sus și în jos pe lungimea mașinii în timp ce mandrina se învârte. Cizmele sunt aplicate pe dorn într-un model spiralat precum dungă pe un baston de bomboane. Unghiul spiralei poate fi ajustat, precum și câte spirale este nevoie pentru a realiza un strat. Odată format complet, tubul este întărit înainte de a fi separat de dorn.
Înfășurarea filamentului este mai automatizată decât învelirea în role și, prin urmare, o modalitate mai rentabilă de a produce volume mari de tuburi compozite într-un timp scurt. Personalizarea este adesea mai ușoară cu învelirea rulourilor, deoarece fibra și rășina pot fi amestecate și potrivite la mașina de înfășurare, în loc de procesul de pre-presare.
3. pultrusion
Procesul de pultrusion își primește numele din combinația sa de principii de extragere și extragere. În cazul în care extrudarea forțează materialul printr-o matriță împingându-l, pultrusia realizează același lucru trăgând materialul prin matriță. Tubul cu pătrundere este creat prin tragerea fibrei de carbon sau a fibrei de sticlă printr-o matriță încălzită, deoarece este impregnată cu rășină epoxidică. Materialul este tras peste un dorn care asigură că își păstrează forma în timpul procesului de întărire.
Avantajul acestui proces este că produce o lungime continuă, unidirecțională a tubului, care poate fi tăiată la dimensiuni după întărire. Având în vedere că pultrusia este extrem de automatizată, este un proces de producție mult mai rentabil decât ambalarea cu role sau înfășurarea cu filament. Pultrusion face ușoară producerea de tuburi în lungimi și grosimi diferite, pur și simplu prin schimbarea atât a dornului, cât și a matriței.
Dezavantajul pultrusiei este că toate fibrele sunt orientate de-a lungul axei tubului. A avea toate fibrele într-o direcție înseamnă că tubul este foarte bun în tensiune, dar se poate despica ușor în compresie sau torsiune. Căutarea unui proces automat, care poate produce tuburi echilibrate, ne aduce la împletire.
4. PULLBRAIDING
Pullbraiding este o extensie a pultrusiei. Acest proces este în esență același ca pultrusia cu o caracteristică adăugată: fibrele sunt împletite între ele, deoarece sunt trase prin matrița încălzită și pe dorn. Straturile cu unghiuri diferite pot fi realizate prin modificarea împletiturii, putând fi introduse chiar și straturi unidirecționale.
Atât pultrusion, cât și pullbraiding creează produse finite cu rigiditate ridicată și raporturi de rezistență la greutate. Dar principalul avantaj al procesului de împletire este că creează un tub mai echilibrat, care se execută într-o gamă largă de sarcini. De asemenea, adaugă un element de frumusețe estetică, deoarece împletitura este mai în concordanță cu aspectul tradițional „fibră de carbon”. Și având în vedere că acest proces este extrem de automatizat, cum ar fi pultruzia, tuburile împletite sunt adesea mai puțin costisitoare decât produsele învelite cu role sau cu filamente.
