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碳纖維管有纏繞管和卷管,其對(duì)比如下
碳纖維纏繞管的工藝介紹如下:
l 碳纖維纏繞管:
利用濕法纏繞,將浸膠后的碳纖維絲束,在一定的張力控制下,通過(guò)纏繞機(jī)將其直接纏繞到芯模或內(nèi)襯上,最后經(jīng)過(guò)固化的成型方法。
其工藝流程主要包括以下幾個(gè)步驟:
1、準(zhǔn)備原材料:包括碳纖維集束、樹(shù)脂膠液、芯模、內(nèi)襯等。
2、內(nèi)襯層成型:首先要清理芯模表面,直管道表面纏聚脂薄膜脫模劑,非直管部分涂抹石蠟和聚乙烯醇脫模劑。然后將內(nèi)襯材料(如聚乙烯或聚丙烯)放入芯模內(nèi),并加熱使其貼合芯模表面。
3、纏繞加強(qiáng):將碳纖維絲束通過(guò)浸膠槽浸入樹(shù)脂膠液中,并通過(guò)刮刀控制樹(shù)脂含量。然后將浸膠后的碳纖維集束在張力控制器對(duì)纖維張力的控制下直接纏繞到芯?;騼?nèi)襯表面上。根據(jù)不同的應(yīng)用需求選擇不同的纏繞角度和層數(shù),以達(dá)到最佳的性能。一般來(lái)說(shuō),常用的纏繞角度有0°、±45°、90°,其中0°方向提供縱向剛度,±45°方向提供扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度,90°方向提供箍強(qiáng)度。
4、脫模:將纏繞好的碳纖維管放入烘箱中,并使其固化。不同的樹(shù)脂膠液固化溫度和時(shí)間不同,請(qǐng)根據(jù)樹(shù)脂膠液使用說(shuō)明設(shè)置溫度和時(shí)間。一般來(lái)說(shuō),固化溫度在100°C~150
左右,固化時(shí)間在1小時(shí)~2小時(shí)左右。固化后將碳纖維管從芯模上取下,如需外觀處理,可以進(jìn)行打磨噴漆等工序。
l 碳纖維卷管的工藝介紹如下:
利用卷管機(jī)上的熱輥將碳纖維預(yù)浸料軟化,使樹(shù)脂呈熔融的狀態(tài),在一定的張力作用下,使?jié)L筒運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中借助與芯模之間的摩擦力,將碳纖維預(yù)浸料連續(xù)卷到芯管上,達(dá)到所需厚度。
其工藝流程:
1、準(zhǔn)備合適尺寸和形狀的金屬芯軸,通常使用鋁或鋼制成,其外徑應(yīng)與所需碳纖維管的內(nèi)徑相匹配。
2、在金屬芯軸表面涂覆脫模劑,以便于固化后的碳纖維管脫離芯軸。
3、準(zhǔn)備碳纖維預(yù)浸料,根據(jù)不同的應(yīng)用需求選擇不同的鋪層順序和角度,以達(dá)到最佳的性能。一般來(lái)說(shuō),常用的鋪層角度有0°、±45°、90°,其中0°方向提供縱向剛度,±45°方向提供扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度,90°方向提供箍強(qiáng)度。
4、將碳纖維預(yù)浸料去除PE膜和離型紙,然后按順序放好,注意預(yù)留搭接區(qū)。將金屬芯軸平行置于第一層預(yù)浸料邊沿,均勻用力,將金屬芯軸向前卷繞。也可以使用塑料板放在金屬芯軸上,這樣金屬芯軸受力更均勻。端頭部分可以多纏繞一些預(yù)浸料,后續(xù)產(chǎn)品不好脫模時(shí)可以利用此處取出產(chǎn)品。
5、 預(yù)浸料碳纖維增強(qiáng)材料盡可能緊密地纏繞在芯軸上,然后用BOPP纏繞膜將增強(qiáng)材料緊緊包裹起來(lái),以提供進(jìn)一步的固結(jié)。使用BOPP纏繞膜時(shí),確保有大量重疊很重要。膠帶的每一圈只沿管子向下推進(jìn)幾毫米。雖然手工制作很耗時(shí),但當(dāng)膠帶在固化過(guò)程中收縮時(shí),以這種方式進(jìn)行大量重疊將提供更大的固結(jié)壓力。
6、將纏好BOPP纏繞膜的產(chǎn)品裝入烘箱中,并使其固化。不同的預(yù)浸料固化溫度和時(shí)間不同,請(qǐng)根據(jù)預(yù)浸料使用說(shuō)明設(shè)置溫度和時(shí)間。一般來(lái)說(shuō),固化溫度在120°C左右,固化時(shí)間在1小時(shí)30分鐘左右。
7、去除BOPP纏繞膜,然后取出產(chǎn)品。如需外觀處理,可以進(jìn)行打磨噴漆等工序。
l 碳纖維纏繞管和卷管的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下:
纏繞管的優(yōu)點(diǎn)是可以制作出復(fù)雜的曲面形狀,適合于制作圓錐形、球形、橢圓形等異形管件。
纏繞管的缺點(diǎn)是鋪層角度受限于芯模的旋轉(zhuǎn)速度和碳纖維帶的移動(dòng)速度,難以實(shí)現(xiàn)精確的控制,而且纏繞張力、纏繞速度、樹(shù)脂粘度等因素會(huì)影響樹(shù)脂含量的穩(wěn)定性。
卷管的優(yōu)點(diǎn)是可以控制鋪層順序和角度,實(shí)現(xiàn)不同方向的強(qiáng)度分配,而且樹(shù)脂含量穩(wěn)定性較好,可以有效解決固化過(guò)程中因溫度不均帶來(lái)的線段積分強(qiáng)度不一等問(wèn)題。
卷管的缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)性不如纏繞工藝,強(qiáng)度測(cè)算比較復(fù)雜,而且難以制作出復(fù)雜的曲面形狀。