notizia

1. Introduzione al processo di avvolgimento dei tubi

Attraverso questo tutorial, imparerai come utilizzare il processo di avvolgimento dei tubi per formare strutture tubolari utilizzando preimpregnati in fibra di carbonio su una macchina avvolgitrice per tubi, producendo così elevata resistenzatubi in fibra di carbonioQuesto processo è comunemente utilizzato dai produttori di materiali compositi.

Se desiderate produrre tubi con lati paralleli o conici continui, il processo di avvolgimento è la scelta ideale. Tutto ciò di cui avete bisogno è un mandrino metallico delle dimensioni appropriate e un forno per creare tubi in fibra di carbonio personalizzati, su misura per le vostre esigenze specifiche.

Per tubi in fibra di carbonio dalla forma complessa, come i manubri o strutture tubolari più complesse come forcelle ammortizzate o telai per biciclette, la tecnologia split-mold è il metodo preferito. Ora mostreremo come utilizzare la tecnologia split-mold per produrre questi tubi in fibra di carbonio complessi.

2. Lavorazione e preparazione dei mandrini metallici

• L'importanza dei mandrini metallici

Prima di iniziare il processo di avvolgimento dei tubi, il primo passo è preparare i mandrini metallici. I mandrini metallici devono corrispondere al diametro interno dei tubi e la loro levigatezza superficiale e un adeguato pretrattamento sono fondamentali. Inoltre, i mandrini metallici devono essere sottoposti a un adeguato pretrattamento, come la pulizia e l'applicazione di un agente distaccante, per semplificare il successivo processo di sformatura.

Durante il processo di avvolgimento del tubo, il mandrino metallico svolge un ruolo cruciale in quanto deve supportare ilpreimpregnato in fibra di carbonioPer garantire un avvolgimento fluido, è essenziale preparare in anticipo un mandrino metallico di dimensioni adeguate. Poiché la fibra di carbonio verrà avvolta attorno alla superficie esterna del mandrino, il diametro esterno del mandrino deve corrispondere al diametro interno del tubo in fibra di carbonio da produrre.

• Applicazione dell'agente distaccante

Gli agenti distaccanti riducono l'attrito e garantiscono una sformatura fluida; devono essere applicati uniformemente sulla superficie del mandrino. Dopo aver preparato il mandrino metallico, il passaggio successivo consiste nell'applicare l'agente distaccante. Tra gli agenti distaccanti comunemente utilizzati figurano olio siliconico e paraffina, che riducono efficacemente l'attrito tra la fibra di carbonio e il mandrino metallico.

Sul mandrino metallico preparato, dobbiamo assicurarci che sia ben pulito e che la superficie sia il più liscia possibile per facilitare la sformatura del prodotto. Successivamente, l'agente distaccante deve essere applicato uniformemente sulla superficie del mandrino.

3. Preparazione del preimpregnato in fibra di carbonio

• Tipi e vantaggi del prepreg

Solo i preimpregnati in fibra di carbonio soddisfano gli elevati requisiti di precisione di avvolgimento e facilità di manipolazione. Sebbene altri tipi di materiali di rinforzo, come i tessuti secchi impregnati di resina epossidica, potrebbero teoricamente essere utilizzati nel processo di avvolgimento, nella pratica solo i preimpregnati in fibra di carbonio possono soddisfare gli elevati requisiti di precisione e facilità di manipolazione di questo processo.

In questo tutorial utilizziamo uno specifico metodo di stratificazione preimpregnata per migliorare le prestazioni dei tubi.

• Progettazione del layup preimpregnato

Uno strato di preimpregnato intrecciato viene posato sul lato interno del tubo, seguito da diversi strati di preimpregnato unidirezionale e, infine, un altro strato di preimpregnato intrecciato viene applicato sul lato esterno del tubo. Questo tipo di layup sfrutta appieno i vantaggi dell'orientamento delle fibre del preimpregnato intrecciato sugli assi 0° e 90°, migliorando significativamente le prestazioni del tubo. La maggior parte dei preimpregnati unidirezionali posati sull'asse 0° conferisce un'eccellente rigidità longitudinale al tubo.

4. Flusso del processo di avvolgimento dei tubi

• Preparazione pre-avvolgimento

Dopo aver completato la progettazione della laminazione del preimpregnato, si procede con l'avvolgimento del tubo. La lavorazione del preimpregnato prevede la rimozione del film in PE e della carta distaccante, riservando le opportune aree di sovrapposizione. Questa fase è fondamentale per garantire il corretto svolgimento dei successivi processi di avvolgimento.

• Dettagli del processo di avvolgimento

Durante il processo di avvolgimento, è essenziale garantire un avvolgimento fluido dei preimpregnati, con l'albero con anima metallica posizionato saldamente e la forza applicata in modo uniforme. L'albero con anima metallica deve essere posizionato saldamente sul bordo del primo strato di preimpregnati, garantendo un'applicazione uniforme della forza.

Durante l'avvolgimento, è possibile avvolgere ulteriori preimpregnati alle estremità per facilitare la rimozione del prodotto durante la sformatura.

• Avvolgimento con pellicola BOPP

Oltre al preimpregnato, anche il film BOPP può essere utilizzato per l'avvolgimento. Il film BOPP aumenta la pressione di consolidamento, protegge e sigilla il preimpregnato. Quando si applica il film BOPP, è fondamentale garantire una sovrapposizione sufficiente tra i nastri.

5. Processo di stagionatura in forno

• Temperatura e tempo di polimerizzazione

Dopo aver avvolto strettamente il materiale preimpregnato rinforzato con fibra di carbonio, questo viene inviato al forno per la polimerizzazione. Il controllo della temperatura è fondamentale durante la polimerizzazione in forno, poiché diversi preimpregnati richiedono condizioni di polimerizzazione diverse. Questo passaggio è fondamentale per garantire la stabilità del materiale e migliorarne le prestazioni.

Grazie all'ambiente ad alta temperatura nel forno, ilfibra di carbonioe la matrice di resina reagiscono completamente, formando un materiale composito robusto.

6. Rimozione ed elaborazione

Dopo aver rimosso la pellicola di rivestimento in BOPP, il prodotto polimerizzato può essere rimosso. La pellicola in BOPP può essere rimossa dopo la polimerizzazione. Se necessario, l'aspetto può essere migliorato mediante carteggiatura e verniciatura. Per un ulteriore miglioramento estetico, è possibile eseguire ulteriori processi di finitura come carteggiatura e verniciatura.