Подробное объяснение процесса формирования намотки углеродного волокна

Филаментная намотка - это технология производства, при которой непрерывная нить углеродного волокна наматывается на вращающуюся стержневую форму и пропитывается смолой. Благодаря высокой эффективности и прочностным характеристикам она широко используется при изготовлении цилиндрических или вращательно-симметричных композитных компонентов

1、 Обзор процесса формования намотки углеродного волокна

Процесс намотки формирует многослойную структуру на стержневой форме, контролируя натяжение, угол наклона и содержание смолы в нити углеродного волокна. После отверждения стержневую форму удаляют или оставляют как часть компонента, что подходит для производства трубопроводов, сосудов под давлением и деталей валов. Этот процесс сочетает в себе преимущества автоматизации и оптимизации материалов и является важным средством облегчения конструкции

Характеристики процесса

• Высокая эффективность: Подходит для массового производства вращающихся симметричных компонентов
• Оптимизация прочности: Угол намотки волокна может быть отрегулирован в соответствии с требованиями силы
• Высокий коэффициент использования материала: уменьшает количество отходов и снижает затраты
• Высокая степень автоматизации: Точный контроль достигается с помощью оборудования

2、 Технологический процесс формирования намотки углеродного волокна

Процесс включает в себя следующие этапы:

1. Подготовка стержневой формы

Выберите или изготовьте подходящую форму для стержня (обычно металлическую или из растворимого материала) и обеспечьте гладкую поверхность для намотки и распалубки

2. Намотка волокна

После пропитки нити углеродного волокна через резервуар со смолой, она наматывается под определенным углом (обычно от 0° до 90°) на стержневую форму. Намоточный станок контролирует траекторию движения волокна и количество слоев в соответствии с программой дизайна

3. Процесс отверждения

После намотки поместите форму с сердечником в духовку или при комнатной температуре для полимеризации, и смола затвердеет, образуя стабильную структуру. Время отверждения зависит от типа смолы и толщины компонентов

4. Формовка и прецизионная обработка

После отверждения удалите стержневую форму (если это растворимая стержневая форма, растворите ее), подрежьте, отполируйте или покройте компоненты, чтобы они соответствовали окончательным требованиям.

3、 Преимущества и недостатки процесса формирования намотки углеродного волокна

Преимущества

1. Высокая прочность: Оптимизированный угол намотки для превосходных характеристик компонентов на сжатие и растяжение
2. Эффективное производство: Автоматизированное оборудование сокращает производственный цикл
3. Экономическая эффективность: Подходит для производства деталей большого диаметра и большой длины
4. Гибкость конструкции: Регулируемое направление волокон для адаптации к различным нагрузкам

Недостатки

1. Ограничение формы: в основном применим к вращательно-симметричным компонентам.
2. Сложность оборудования: Стоимость проектирования намоточных станков и стержневых пресс-форм относительно высока.
3. Сложный контроль смолы: Распределение смолы должно быть точно отрегулировано в процессе намотки.

4、 Области применения процесса формирования намотки углеродного волокна

Этот процесс широко используется благодаря своим уникальным преимуществам:

Сосуды под давлениемНапример, резервуары для хранения газа и ракетного топлива.

Система трубопроводовТакие как химические трубопроводы и трубопроводы для очистки воды.

Спортивное оборудованиеНапример, удочки и клюшки для гольфа.

Аэрокосмическая промышленность: например, корпуса для ракет и кронштейны для спутниковых антенн.

5、 Тенденции будущего развития

С развитием интеллектуального управления и новых смоляных материалов процесс формования с намоткой углеродного волокна станет более автоматизированным и эффективным. Сочетание технологии 3D-печати для изготовления сложных стержневых форм и контроля натяжения волокна в режиме реального времени позволит еще больше повысить качество компонентов и расширить сферу их применения.

6、 Резюме

Процесс формования с намоткой углеродного волокна стал основной технологией для производства вращательно-симметричных композитных компонентов благодаря эффективности производства и высоким прочностным характеристикам. Несмотря на то, что его форма имеет ограниченное применение, этот процесс показал большой потенциал в таких областях, как сосуды под давлением, трубопроводы и спортивное оборудование, благодаря оптимизации углов намотки и автоматизации оборудования. Будущие технологические достижения позволят ему занять важное место в более высокопроизводительных областях применения.