탄소 섬유 권선 성형 공정에 대한 자세한 설명
필라멘트 와인딩은 연속 탄소섬유 원사를 사용하여 회전하는 코어 몰드에 수지를 감싸고 함침시키는 제조 기술입니다. 높은 효율과 강도 특성으로 인해 원통형 또는 회전 대칭형 복합 부품 제조에 널리 사용됩니다.
1, 탄소 섬유 권선 성형 공정 개요
와인딩 성형 공정은 탄소섬유 원사의 장력, 각도 및 수지 함량을 제어하여 코어 몰드에 다층 구조를 형성합니다. 경화 후 코어 몰드를 제거하거나 부품의 일부로 보관하여 파이프라인, 압력 용기 및 샤프트 부품 생산에 적합합니다. 이 공정은 자동화와 재료 최적화의 장점을 결합한 것으로 경량 설계의 중요한 수단입니다.
프로세스 특성
- 높은 효율성: 회전하는 대칭 부품의 대량 생산에 적합
- 강도 최적화: 힘 요구 사항에 따라 섬유 감기 각도를 조정할 수 있습니다.
- 높은 재료 사용률낭비 감소 및 비용 절감
- 높은 수준의 자동화: 장비를 통한 정밀한 제어
2, 탄소 섬유 권선 성형의 공정 흐름
이 프로세스에는 주로 다음 단계가 포함됩니다:
1. 코어 몰드 준비
적합한 코어 몰드(일반적으로 금속 또는 용해성 소재)를 선택하거나 제작하고 와인딩 및 탈성형을 위해 표면이 매끄러운지 확인합니다.
2. 섬유 와인딩
수지 탱크를 통해 탄소섬유 원사를 함침시킨 후 코어 몰드에 특정 각도(보통 0°~90°)로 감습니다. 와인딩 머신은 설계 프로그램에 따라 섬유 경로와 레이어 수를 제어합니다.
3. 경화 과정
와인딩 후 코어 몰드를 오븐이나 실온에 두어 경화시키면 수지가 굳어 안정적인 구조가 형성됩니다. 경화 시간은 레진 유형과 부품 두께에 따라 다릅니다.
4. 탈형 및 정밀 가공
경화 후 코어 몰드를 제거하고(용해성 코어 몰드인 경우 용해), 최종 요구 사항을 충족하도록 부품을 다듬거나 연마 또는 코팅합니다.
3, 탄소 섬유 권선 성형 공정의 장단점
장점
- 높은 강도: 부품의 우수한 압축 및 인장 성능을 위한 최적화된 와인딩 각도
- 효율적인 생산: 자동화된 장비로 제조 주기 단축
- 비용 효율성: 직경이 크고 긴 부품 생산에 적합
- 설계 유연성: 다양한 하중에 적응할 수 있도록 섬유 방향 조절 가능
단점
- 모양 제한주로 회전 대칭 구성 요소에 적용 가능...
- 장비 복잡성: 와인딩 기계 및 코어 몰드의 설계 비용은 상대적으로 높습니다.
- 어려운 레진 제어: 와인딩 과정에서 수지 분포를 정밀하게 조정해야 합니다.
4, 탄소 섬유 권선 성형 공정의 응용 분야
이 프로세스는 다음과 같은 고유한 장점으로 인해 널리 사용되고 있습니다:
압력 용기가스 저장 탱크 및 로켓 추진제 탱크와 같은...
파이프라인 시스템화학 파이프 라인 및 수처리 파이프 라인과 같은...
스포츠 장비낚싯대, 골프채 등...
항공우주: 미사일 포탄 및 위성 안테나 브래킷 등.
5, 향후 개발 동향
지능형 제어 및 새로운 수지 재료의 개발로 탄소 섬유 권선 성형 공정은 더 높은 자동화 및 효율성을 달성할 것입니다. 3D 프린팅 기술을 결합하여 복잡한 코어 몰드를 제조하고 섬유 장력을 실시간으로 모니터링하면 부품 품질과 적용 범위가 더욱 향상될 것입니다.
6, 요약
탄소섬유 와인딩 성형 공정은 효율적인 생산과 고강도 특성으로 인해 회전 대칭형 복합재 부품 제조의 핵심 기술로 자리 잡았습니다. 이 공정은 그 형태가 제한적이지만 권선 각도와 자동화 장비를 최적화하여 압력 용기, 파이프라인, 스포츠 장비 등의 분야에서 큰 가능성을 보여주었습니다. 향후 기술 발전에 따라 더 많은 고성능 애플리케이션에서 중요한 위치를 차지하게 될 것입니다.