Tubul din fibră de carbon este un tip comun de produs din fibră de carbon, care este realizat prin amestecarea fibrei de carbon și a rășinii prin turnare, presare la cald, înfășurare și alte procese. Acest articol va oferi o analiză simplă a procesului pentru una dintre tehnici.
1. Fabricarea matrițelor cu miez interior
Forma miezului interior trebuie realizată în conformitate cu cerințele clientului pentru specificațiile țevii, deoarece înfășurarea fibrei este supusă forței de compresie, ceea ce necesită ca forma sa de asamblare să rămână practic neschimbată. Prin urmare, în selectarea materiilor prime de matriță de bază, ar trebui alese materiale metalice cu rigiditate bună, cum ar fi oțelul și aluminiul dur. Oțelul are o densitate și o duritate mai mare decât aluminiul dur, dar coeficientul său de dilatare termică este mai mic decât cel al aluminiului dur. Produsele cu nanotuburi de carbon de înaltă performanță se întăresc la temperaturi ridicate. Dacă se folosește o matriță cu miez de aluminiu dur, densitatea și proprietățile mecanice ale nanotuburilor de carbon pot fi îmbunătățite prin presiunea internă de întărire generată de expansiunea termică a aluminiului dur. Prin urmare, în procesul de înfășurare a nanotuburilor de carbon de înaltă performanță, matrița de miez ar trebui să fie realizată din material metalic, iar materialul este aluminiul dur.
Designul capului matriței de miez ar trebui să utilizeze, de preferință, o formă elipsoidală aplatizată, care poate menține înfășurarea uniformă a corpului cilindrului fără acumulare și poate preveni fenomenele de „alunecare” și „de deasupra capului”. Corpul cilindrului matriței de miez poate fi realizat cu un diametru egal, dar dacă lungimea produsului este lungă, având în vedere precizia de prelucrare a mașinii-unelte și limitările condițiilor de deformare, poate fi dificil să se aplice corpul cilindrului cu diametru egal. Cu toate acestea, dacă se adoptă o matriță cu miez conic, această problemă poate fi rezolvată. Rezultatele experimentale au arătat că o conicitate de 1:1500-3500 este mai potrivită pentru prelucrarea corpului cilindrului matriței de miez. Pentru produse mai lungi, se poate lua în considerare andocarea segmentată a matriței de miez la realizarea matriței de miez pentru a asigura stabilitatea dimensiunii produsului.
De obicei, pe suprafața filmului de miez este aplicat un agent de eliberare înainte de înfășurare pentru a facilita deformarea ulterioară. Cu toate acestea, pentru nanotuburi de carbon de înaltă performanță, agenții organici de eliberare sunt predispuși să pătrundă în rășină în timpul procesului de întărire, provocând defecte ale produsului și afectând performanța produsului. Dacă pe suprafața matriței de miez este acoperit un strat de agent de eliberare care conține fluor, acest defect poate fi eliminat.
2. Conform specificațiilor, proiectați metoda de stivuire a fibrelor
În primul rând, determinați grosimea plăcii de făcut, calculați numărul necesar de straturi în funcție de grosime, apoi stivuiți-le în ordinea 0 grade , 45 grade , 90 grade și -45 grade , iar apoi modelați-le.
3. Rulați stratul de fibre pe matrița cu miez interior și înfășurați-l.
Metodele de prelucrare și formare a tuburilor din fibră de carbon implică în principal următoarele trei metode: metoda de formare prin bobinare, care înfășoară monofilamente de fibră de carbon în jurul arborilor din fibră de carbon, potrivite în special pentru realizarea vaselor cilindrice și goale; Metoda de turnare prin extrudare implică scufundarea completă a fibrelor de carbon, îndepărtarea rășinii și a aerului prin extrudare, apoi întărirea și turnarea lor într-un cuptor. Această metodă este simplă și potrivită pentru pregătirea pieselor tubulare, în formă de tijă etc; Metoda de presare la cald a sacului de vid presupune stivuirea straturilor pe o matriță și acoperirea lor cu o peliculă rezistentă la căldură, aplicarea unei presiuni asupra straturilor folosind buzunare moi și întărirea lor într-un rezervor de presare la cald.
4. Coaceți și întăriți, îndepărtați OPP și îndepărtați miezul
Scoateți materialul bobinei finalizat din mașina de bobinat și solidificați-l în cuptorul de întărire. După ce țeava este întărită, modelul de miez este îndepărtat pentru a obține țeava învelită în material compozit, care se mai numește și demulare cu întărire. În timpul procesului de demulare, strungul sau montatorul îndepărtează capul și apoi îndepărtează produsul, ceea ce poate deteriora suprafața matriței de miez și poate afecta utilizarea repetată a acestuia. Adezivul rezistent la temperaturi înalte poate fi folosit pentru a nivela sau sudat și șlefuit pe loc.
5. Tăiați părțile neuniforme și plate la ambele capete și lustruiți-le și lustruiți-le prin mai multe procese
Tubul din fibră de carbon finalizat preliminar necesită încă o prelucrare ulterioară. În primul rând, conform specificațiilor produsului finit, părțile în exces de la ambele capete ale semifabricatului sunt îndepărtate pentru a forma o suprafață tăiată uniformă și îngrijită. Apoi, este lustruit și lustruit de mașini profesionale de lustruit și muncă manuală pentru a forma o suprafață netedă și lucioasă.