什么是纤维缠绕成型工艺 |
纤维缠绕是一种制造工艺,使用来自各种材料(如碳纤维、凯夫拉纤维或玻璃纤维)的连续丝束来生产空心管状部件。该工艺被广泛用于制造管状部件,如火箭体、压力容器(如压缩空气罐)、赛车中的悬挂部件。该工艺能够高度适应不断变化的纤维方向,使其成为创建定制轻质复合材料结构的理想选择,这些结构旨在实现多个方向的强度特性。纤维缠绕工艺的基本描述是采用连续纤维丝束,将该丝束引入树脂,将基质转移到旋转心轴上,并根据需要使其固化。听起来很简单,但简化这些工艺所涉及的工程使其具有高度可定制性,从使用高度自动化的机器到在车间组装的简单机械设备。想象力往往是唯一的限制。 长丝缠绕的制造工艺始于原材料的纤维。凯芙拉纤维、玻璃纤维、碳纤维或其他长丝可以以卷的形式购买,作为连续的“纱线”或“丝束”。通常,这些丝束会用于加工织物和单向带,然而,对于长丝缠绕,丝束仅用于从卷中取出以制造产品。一卷丝束通常由其丝束尺寸来描述,就像描述织物的丝束一样。称为“3k”、“6k”或“12k”的描述表示制造纱线或丝束所涉及的纤维数量,这基本上就是长丝组的直径。这在长丝缠绕工艺中很重要,因为它有助于确定零件设计和制造中的重要参数。 丝束卷通常通过机械方式张紧。这可能因工艺设计而异。许多张紧形式都涉及弹簧,以在卷筒自由旋转时产生摩擦,使细丝紧贴其所贴合的工具。根据以往经验,最好使张紧方法尽可能简单,以减轻工艺变化。张力可以在辊上施加,也可以通过单独的设备施加,并通过梳理、树脂应用、滚动和将丝束放置在心轴上。张力确保工艺稳定性和可重复性,通常是衡量质量的重要指标,因为它是工艺一致性和控制的手段,同时将所施加的丝束压实在心轴上。 然后将丝束送入梳理或分离装置。该装置有助于在将丝束引入树脂浴之前使原丝均匀。分离装置可以描述为梳子,其重要性在于当丝束浸入树脂浴时,它可以在张力控制下使纤维均匀。当丝束穿过树脂浴时,它会再次被梳理以去除丝束上多余的树脂。 然后,可以根据需要使用“夹辊”将丝束压平,以便在将丝束引导到“心轴”上之前提供额外的纤维均匀性。 “导向器”可以说是纤维缠绕机工艺中最重要的部分。当梳理、树脂浸泡、卷绕的纤维聚集在一起时,机器头部负责提供纤维方向,左右移动,而丝束应用的速度由心轴的圆周运动决定。这两个机械特性同步,确保满足关键纤维方向,并根据零件设计的需要正确放置丝束。缠绕完成后,零件即可固化,然后可从心轴表面剥离。 纤维缠绕工艺是一种创新的制造解决方案,具有广泛可定制性和可重复性,使其成为复合圆柱形零件应用中最常选用的制造方法之一。 |
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