Как сделать трубку из углеродного волокна, обернутую рулоном

Процесс обмотки рулона включает в себя наматывание препрега из углеродного волокна на металлическую оправку, поэтому отправной точкой является наличие металлической оправки подходящего диаметра для трубы размера, который вы хотите создать. Поскольку углеродное волокно будет обернуто вокруг оправки снаружи, внешний диаметр самой оправки должен соответствовать внутреннему диаметру трубки из углеродного волокна, которую вы будете использовать для изготовления. Внешний диаметр вашей трубки из углеродного волокна будет определяться количеством арматуры (количество слоев), которую вы наматываете на оправку.

В видео мы используем алюминиевую оправку, поскольку высокий коэффициент теплового расширения (КТР) алюминия делает ее хорошо подходящей для процесса намотки рулонов. Можно использовать сталь или другие металлы, но металлы с более высоким КТР облегчат процесс.

Если вы хотите изготовить коническую трубку из углеродного волокна, вам, скорее всего, придется использовать токарный станок, чтобы выточить цельный алюминиевый стержень и создать коническую оправку.

Если у вас есть оправка подходящего размера, убедитесь, что она полностью чистая и гладкая, чтобы облегчить извлечение. Затем оправку следует тщательно подготовить с помощью высокой температуры. химический разделительный агент, такие как Easy-Lease.

Хотя теоретически можно использовать альтернативные типы армирования, такие как сухая ткань, пропитанная эпоксидной смолой, на практике только препрег из углеродного волокна обеспечивает точность и простоту обращения, необходимые для процесса обмотки рулона.

В уроке мы используем слой XPREG®. XC110 тканый препрег 210 г. на внутренней стороне трубки, а затем несколько слоев XC130 300 г однонаправленный препрег, и снова нанесли последний слой тканого препрега XC110 плотностью 210 г на внешнюю сторону трубки. Поскольку тканый препрег имеет волокна, ориентированные по оси 0° (вниз по длине трубки) и по оси 90° (по окружности трубки), эти слои добавляют то, что известно как сила обруча к трубке, что делает трубку менее уязвимой для сдавливания, разрыва и раскалывания. Основная часть арматуры по оси 0° придает трубе продольную жесткость.

Изменение компоновки с включением большего или меньшего количества тканых слоев или изменение или чередование ориентации однонаправленных слоев позволяет точно оптимизировать характеристики трубки для ее конкретного использования. Например, трубка карданного вала будет испытывать в первую очередь скручивающие силы, и поэтому однонаправленное волокно можно выровнять вне оси, например, под углом 45°, специально для того, чтобы выдерживать эти силы.

После того, как арматура из углеродного волокна препрега как можно плотнее обернута вокруг оправки, ее затем плотно оборачивают лентой. композитная термоусадочная лента обеспечить дальнейшую консолидацию.

При наклеивании термоусадочной ленты важно обеспечить достаточное перекрытие. Каждый виток ленты продвигается по трубке всего на несколько миллиметров. Хотя выполнение вручную требует много времени, большое количество перекрытий таким образом обеспечит гораздо большее давление консолидации, когда лента сжимается во время отверждения.

Помимо оправки, наличие печи для отверждения трубы, вероятно, будет основным ограничивающим фактором при рассмотрении процесса обмотки рулона за пределами полноценного производства. Однако, в отличие от других процессов препрега, процесс обмотки рулонов не требует точного контроля температуры или часто необходимых многоступенчатых циклов отверждения «нарастание и вымачивание». Этот процесс также не требует наличия активной вакуумной линии в печи. Таким образом, единственными требованиями к печи для отверждения трубок, завернутых в рулон, являются базовый контроль температуры и достаточный размер, чтобы вместить трубку. В зависимости от размера трубки, которую вы хотите изготовить, можно использовать что угодно, от домашней печи до печи с порошковым покрытием. можно было бы использовать.

В видеоуроке мы используем наш Печь для отверждения прецизионных композитов OV301. Препрег XPREG XC110 загружают в печь при температуре 120°C, при ровной температуре, и оставляют для отверждения в течение 1 часа 30 минут.