Analisi e applicazione del processo di avvolgimento FRP

L'avvolgimento della fibra è uno dei processi di produzione dei compositi a matrice di resina.Esistono tre forme principali di avvolgimento: avvolgimento toroidale, avvolgimento piano e avvolgimento a spirale.I tre metodi hanno le proprie caratteristiche e il metodo di avvolgimento a umido è il più utilizzato a causa dei suoi requisiti di apparecchiatura relativamente semplici e dei bassi costi di produzione.

A condizione di controllare la tensione e la forma della linea predeterminata, la fibra continua o il tessuto impregnato di colla resinosa viene avvolto in modo continuo, uniforme e regolare sullo stampo centrale o sul rivestimento utilizzando un'attrezzatura di avvolgimento speciale, quindi solidificato in un determinato ambiente di temperatura per diventare un metodo di stampaggio in materiale composito di determinati prodotti di forma.Schema di elaborazione del processo di stampaggio dell'avvolgimento in fibra:

Esistono tre forme principali di avvolgimento (FIG. 1-2): avvolgimento toroidale, avvolgimento planare e avvolgimento a spirale.Anello ai materiali rinforzati dell'asse dello stampo e dell'anima a quasi 90 gradi (solitamente 85-89) nella direzione dell'avvolgimento continuo sul mandrino, materiali rinforzati con l'anima della matrice su entrambe le estremità del foro polare tangente e continua avvolgimento in direzione del piano sul mandrino, materiale rinforzato avvolto a spirale e con tangente su entrambe le estremità del mandrino, ma su un mandrino a spirale avvolgimento continuo sul mandrino.

Lo sviluppo della tecnologia di avvolgimento delle fibre è strettamente correlato allo sviluppo di materiali di rinforzo, sistemi di resina e invenzioni tecnologiche.Sebbene durante la dinastia Han, il processo di fabbricazione di aste per armi come Gorilli e alabarda potesse essere realizzato impregnando la lacca con lunghi pali di legno più bambù longitudinale e seta circolare, la tecnica dell'avvolgimento delle fibre non divenne una tecnologia di produzione di materiali compositi fino al anni '50.Nel 1945, il primo dispositivo di sospensione della ruota senza molla fu prodotto con successo dalla tecnologia di avvolgimento della fibra e nel 1947 fu inventata la prima macchina per l'avvolgimento della fibra.Con lo sviluppo di fibre ad alte prestazioni come la fibra di carbonio e la fibra di aramong e la comparsa di avvolgitrici controllate da microcomputer, il processo di avvolgimento della fibra, come tecnologia di produzione di materiali compositi altamente meccanizzata, è stato rapidamente sviluppato ed è stato applicato in quasi tutti i campi possibili dagli anni '60.

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Secondo la differenzaent chimstato fisico e fisico of substrato di resina durante l'avvolgimento, avvolgimento tele tecniche possono essere suddivise in metodi secchi, umidi e semisecchi:

1. Asciugare

L'avvolgimento a secco adotta il nastro preimpregnato nella fase B dopo il preimpregnato.I nastri preimpregnati vengono prodotti e forniti in appositi stabilimenti o officine.Per l'avvolgimento a secco, il nastro di filato pre-imbevuto deve essere riscaldato e ammorbidito sull'avvolgitrice prima di essere avvolto nell'anima.La qualità del filato prepreg può essere controllata accuratamente perché il contenuto di colla, le dimensioni e la qualità del nastro possono essere rilevati e vagliati prima dell'avvolgimento.L'efficienza produttiva dell'avvolgimento a secco è maggiore, la velocità di avvolgimento può raggiungere i 100-200 m/min e l'ambiente di lavoro è più pulito.Tuttavia, l'attrezzatura per l'avvolgimento a secco è più complessa e costosa e la resistenza al taglio interlaminare dei prodotti di avvolgimento è inferiore.

2. Bagnato

Il metodo di avvolgimento a umido consiste nell'avvolgere la fibra sullo stampo centrale direttamente sotto il controllo della tensione dopo il fascio e la colla per immersione, quindi solidificare.L'attrezzatura per l'avvolgimento a umido è relativamente semplice, ma poiché il nastro di filato viene avvolto immediatamente dopo l'immersione, è difficile controllare e ispezionare il contenuto di colla del prodotto durante il processo di avvolgimento.Nel frattempo, difetti come bolle e pori si formano facilmente nel prodotto quando il solvente nella soluzione di colla si solidifica e anche la tensione è difficile da controllare durante l'avvolgimento.Allo stesso tempo, i lavoratori operano nell'atmosfera volatile del solvente e nell'ambiente dei capelli corti in fibra volante, le condizioni di lavoro sono scarse.

3. Metodo semisecco

Rispetto al processo a umido, il processo semisecco aggiunge un'apparecchiatura di essiccazione nel percorso dall'immersione della fibra all'avvolgimento fino allo stampo centrale e sostanzialmente allontana il solvente nella soluzione di colla del nastro di filato.Contrariamente al processo a secco, il processo semisecco non si basa su un insieme complesso di apparecchiature di preimpregnazione.Sebbene il contenuto di colla del prodotto non sia facile da controllare con precisione nel processo come metodo a umido e più di un set di apparecchiature di asciugatura intermedie rispetto al metodo a umido, l'intensità del lavoro dei lavoratori è maggiore, ma la bolla, la porosità e altri difetti nel prodotto è notevolmente ridotto.

I tre metodi hanno le proprie caratteristiche e il metodo di avvolgimento a umido è il più utilizzato a causa dei suoi requisiti di apparecchiatura relativamente semplici e dei bassi costi di produzione.I vantaggi e gli svantaggi dei tre metodi di avvolgimento sono confrontati nella Tabella 1-1.

Tabella 1-1 Il rapporto tra diecimila metodi di tre processi di avvolgimento