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碳纤维管道成型工艺的详细介绍

来源:江苏优培德复合材料有限公司 发布时间:2017-08-15 09:31:36 浏览人次:2693

缠绕是碳纤维管道生产的一种重要成型工艺,由于该法易于实现机械化、自动化,与其他成型工艺方法相比,劳动条件好,劳动强度低落,且产品质量稳定,生产成本低,故应用十分广泛。碳纤维缠绕工艺是利用湿法缠绕,湿法缠绕是将浸胶后的玻璃纤维集束,在一定张力控制下直接缠绕在芯膜上的工艺方法。

缠绕时要使碳纤维位置稳定、不打滑,并均匀连续地布满芯模表面,相邻纤维既不重叠又不离缝,这就要求碳纤维按一定规律排布,这一规律称为“缠绕规律”。碳纤维从芯模上某一点开始,绕过芯模再回到此起始点,在芯模上形成一条不重复的缠绕绕型称为标准线,缠绕规律不同,其标准线也不同,缠绕规律由芯模与绕丝头之间相对运动关系决定。缠绕线型的正确设计是保证碳纤维缠绕产品质量的重要前提,管道的使用情况不同,其缠绕线型也不同,缠绕线型可分为:环向缠绕、纵向平面缠绕和螺旋缠绕三种。把这三种缠绕分布用不同的缠绕层上,以提高碳纤维管道的纵向及环向综合拉伸强度。

一、环向缠绕 缠绕时,芯模绕自身轴线作匀速转动,绕丝头沿芯模筒体轴线方向匀速移动,芯模每转一周,绕丝头移动一个纱布宽度,如此循环下去直至纱布带均匀地布满芯模筒体段表面为止。环向纤绕的缠绕角通常在85~900之间,实现环向缠绕的缠绕运动速比可以定义为单位时间内芯模的转数与绕丝头移动距离之比。

二、纵向平面缠绕 纵向缠绕时绕丝头在固定平面内作匀速圆周运动,芯模绕自身的轴线慢速运转,绕丝头每转一圈,芯模旋转一个微小的角度,反映在芯模表面上是一个纱布的宽度。

三、螺旋缠绕 螺旋缠绕的基本运动是:芯模绕轴线匀速转动,绕丝头沿芯模轴线方向作间歇往复运动。

四、缠绕工艺设计内容 (1)根据产品使用和设计要求、技术质量指标,进行结构造型、缠绕线型和芯模设计。(2)选择原材料。(3)根据产品强度要求、原材料性能及缠绕线型进行缠绕层数设计。(4)根据选定的原材料和工艺方法,制定工艺流程及工艺参数。(5)根据缠绕线型选定缠绕设备,或为缠绕设备设计提供参数。(6)芯模设计。

五、缠绕工艺参数 缠绕工艺过程一般由下列式序组成:芯模或内衬制造、胶液配制、纤维烘烤、浸胶、缠绕、固化、检测等。选择合理的缠绕工艺参数是充分发挥原材料特性,制造高质量碳纤维缠绕制品的重要条件,所以是非常重要的。

六、管道缠绕成型的一般工艺程序 (1)原材料准备;(2)内衬层成型;(3)缠绕加强层;(4)脱模:采用液压装置。(5)管道连接:连接方式有带橡胶密封圈的承插式、承插粘接,法兰连接、螺纹连接。(6)产品检验:根据用户及使用环境要求对管道进行常规压力抽检试验,试验压力为工作压力的1.5倍 批量生产的每批管道都要进行内衬破裂和管道爆裂抽检试验,试验压力分别为工作压力的4至5倍。螺纹制造一般是公螺纹直接压铸而成,母螺纹环绕模压而成。

七、芯模及脱模剂 1、芯模 为了获得一定形状和尺寸的碳纤维缠绕制品,必须采用外形同制品内腔形状尺寸完全一致的芯模,管道芯模通常分为整体式和开缩式二种。整体式芯模适于管径小于800mm的缠绕管,用碳钢板卷筒焊接或用无缝钢管精加工而成。对整体芯模要求一是具有经过抛光的高精度表面(0.8),二是具有锥度,不小于1/1000,通常1.7/1000。开缩式芯模适用于管径大于800mm的缠绕管,由经过酸洗的优质钢板卷制形成。一是具有经过抛光的高精度表面(0.8)。二是芯模有中心轴,沿轴一定距离有一组可伸缩铺条式机构支撑轮状环,用于支撑芯模外壳。脱模时通过液压的机械装置,使芯模收缩并从固化制品中脱出来,然后现将芯模恢复到原始位置。根据制品批量、尺寸、固化温度、生产周期,、工作载荷、树脂固化及收缩率等因素进行芯模设计。2、脱模剂 (1)直管表面通常缠聚酯薄膜脱模剂。(2)非直管部分一般涂石蜡或聚乙烯醇脱模剂。

江苏优培德复合材料有限公司致力于碳纤维等复合材料汽车及工业领域的高性能零件开发、试制、及生产,配备有复合材料不同生产工艺如模压、RTM、真空导入、缠绕等,根据不同的产品需求及量纲要求提供整体解决方案。

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