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1. Introdução ao processo de enrolamento de tubos

Por meio deste tutorial, você aprenderá como usar o processo de enrolamento de tubos para formar estruturas tubulares usando pré-impregnados de fibra de carbono em uma máquina de enrolamento de tubos, produzindo assim alta resistênciatubos de fibra de carbono. Este processo é comumente usado por fabricantes de materiais compósitos.

Se você deseja produzir tubos com lados paralelos ou cone contínuo, o processo de enrolamento de tubos é a escolha ideal. Tudo o que você precisa é de um mandril de metal do tamanho apropriado e um forno para criar tubos de fibra de carbono personalizados, adaptados às suas necessidades específicas.

Para tubos de fibra de carbono com formatos complexos, como guidões ou estruturas tubulares mais complexas, como garfos de suspensão ou quadros de bicicleta, a tecnologia de moldagem dividida é o método preferido. Agora, demonstraremos como usar a tecnologia de moldagem dividida para produzir esses tubos complexos de fibra de carbono.

2. Processamento e Preparação de Mandris Metálicos

• A importância dos mandris metálicos

Antes de iniciar o processo de enrolamento dos tubos, o primeiro passo é preparar os mandris metálicos. Os mandris metálicos devem corresponder ao diâmetro interno dos tubos, sendo a lisura da superfície e o pré-tratamento adequado essenciais. Além disso, os mandris metálicos devem passar por um pré-tratamento adequado, como limpeza e aplicação de um agente desmoldante, para simplificar o processo de desmoldagem subsequente.

Durante o processo de enrolamento do tubo, o mandril de metal desempenha um papel crucial, pois deve suportar opré-impregnado de fibra de carbonoPara garantir um enrolamento suave. Portanto, é essencial preparar o mandril metálico do tamanho apropriado com antecedência. Como a fibra de carbono será enrolada ao redor da superfície externa do mandril, o diâmetro externo do mandril deve corresponder ao diâmetro interno do tubo de fibra de carbono a ser fabricado.

• Aplicação de agente de liberação

Os agentes desmoldantes reduzem o atrito e garantem uma desmoldagem suave; eles devem ser aplicados uniformemente na superfície do mandril. Após a preparação do mandril metálico, o próximo passo é aplicar o agente desmoldante. Os agentes desmoldantes comumente utilizados incluem óleo de silicone e parafina, que reduzem efetivamente o atrito entre a fibra de carbono e o mandril metálico.

No mandril metálico preparado, devemos garantir que esteja completamente limpo e que a superfície esteja o mais lisa possível para facilitar a desmoldagem suave do produto. Em seguida, o desmoldante deve ser aplicado uniformemente na superfície do mandril.

3. Preparação de pré-impregnado de fibra de carbono

• Tipos e vantagens do pré-impregnado

Somente pré-impregnados de fibra de carbono atendem aos altos requisitos de precisão de enrolamento e facilidade de manuseio. Embora outros tipos de materiais de reforço, como tecidos secos impregnados com epóxi, possam teoricamente ser usados no processo de enrolamento, na prática, apenas pré-impregnados de fibra de carbono atendem aos altos requisitos de precisão e facilidade de manuseio nesse processo.

Neste tutorial, usamos um método específico de camadas de pré-impregnação para melhorar o desempenho da tubulação.

• Design de laminação pré-impregnada

Uma camada de pré-impregnado tecido é aplicada na parte interna do tubo, seguida por várias camadas de pré-impregnado unidirecional e, por fim, outra camada de pré-impregnado tecido é aplicada na parte externa do tubo. Este projeto de laminação aproveita ao máximo as vantagens da orientação das fibras do pré-impregnado tecido nos eixos de 0° e 90°, melhorando significativamente o desempenho do tubo. A maioria dos pré-impregnados unidirecionais aplicados no eixo de 0° confere excelente rigidez longitudinal ao tubo.

4. Fluxo do processo de enrolamento de tubos

• Preparação de pré-enrolamento

Após a conclusão do projeto de laminação do pré-impregnado, o processo prossegue para o enrolamento do tubo. O processamento do pré-impregnado envolve a remoção do filme de PE e do papel antiaderente, além da reserva das áreas de sobreposição apropriadas. Esta etapa é fundamental para garantir o bom andamento dos processos de enrolamento subsequentes.

• Detalhes do processo de enrolamento

Durante o processo de enrolamento, é essencial garantir um enrolamento suave dos pré-impregnados, com o eixo do núcleo metálico posicionado de forma estável e a força aplicada uniformemente. O eixo do núcleo metálico deve ser posicionado de forma estável na borda da primeira camada de pré-impregnados, garantindo uma aplicação uniforme da força.

Durante o enrolamento, pré-impregnados adicionais podem ser enrolados nas extremidades para facilitar a remoção do produto durante a desmoldagem.

• Envolvimento de filme BOPP

Além do pré-impregnado, o filme de BOPP também pode ser usado para envelopamento. O filme de BOPP aumenta a pressão de consolidação, protege e sela o pré-impregnado. Ao aplicar o filme de BOPP para envelopamento, é crucial garantir sobreposição suficiente entre as fitas.

5. Processo de cura no forno

• Temperatura e tempo de cura

Após envolver firmemente o material pré-impregnado reforçado com fibra de carbono, ele é enviado ao forno para cura. O controle da temperatura é fundamental durante a cura no forno, pois diferentes pré-impregnados têm diferentes condições de cura. Esta etapa é crucial para garantir a estabilidade do material e aprimorar seu desempenho.

Através do ambiente de alta temperatura no forno, ofibra de carbonoe a matriz de resina reagem totalmente, formando um material composto robusto.

6. Remoção e Processamento

Após a remoção da película de BOPP, o produto curado pode ser removido. A película de BOPP pode ser removida após a cura. Se necessário, a aparência pode ser melhorada com lixamento e pintura. Para maior aprimoramento estético, podem ser realizados processos de acabamento adicionais, como lixamento e pintura.