Analyse und Anwendung des FRP-Wickelprozesses

Das Faserwickeln ist einer der Herstellungsprozesse von Harzmatrix-Verbundwerkstoffen.Es gibt drei Hauptformen der Wicklung: Ringwicklung, Flachwicklung und Spiralwicklung.Die drei Methoden haben ihre eigenen Eigenschaften, und die Nasswickelmethode ist aufgrund ihrer relativ einfachen Ausrüstungsanforderungen und niedrigen Herstellungskosten die am weitesten verbreitete Methode.

Unter der Bedingung, dass die Spannung und die vorgegebene Linienform kontrolliert werden, wird die mit Harzkleber imprägnierte Endlosfaser oder das mit Harzkleber imprägnierte Tuch mithilfe spezieller Wickelgeräte kontinuierlich, gleichmäßig und regelmäßig auf die Kernform oder das Futter gewickelt und dann in einer bestimmten Temperaturumgebung verfestigt Verfahren zum Formen von Verbundwerkstoffen für bestimmte Formprodukte.Verarbeitungsdiagramm des Faserwickelformverfahrens:

Es gibt drei Hauptformen der Wicklung (ABB. 1-2): Ringwicklung, Planarwicklung und Spiralwicklung.Ring zu den verstärkten Materialien der Form- und Kernachse in der Nähe von 90 Grad (normalerweise 85-89) in Richtung der kontinuierlichen Wicklung auf dem Dorn, verstärkte Materialien mit dem Kern der Matrix an beiden Enden des Pollochs tangential und kontinuierlich Aufwickeln in Richtung der Ebene auf dem Dorn, spiralförmig gewickeltes verstärktes Material und mit Tangente an beiden Enden des Dorns, bei einem spiralförmigen Dorn jedoch kontinuierliches Aufwickeln auf dem Dorn.

Die Entwicklung der Faserwickeltechnik steht in engem Zusammenhang mit der Entwicklung von Verstärkungsmaterialien, Harzsystemen und technologischen Erfindungen.Obwohl in der Han-Dynastie der Prozess zur Herstellung von Waffenstangen wie Gorilli und Hellebarde durch Imprägnieren von Lack mit langen Holzstangen sowie Längsbambus und kreisförmiger Seide erfolgen konnte, wurde die Technik des Faserwickelns erst zu einer Technologie zur Herstellung von Verbundwerkstoffen 1950er Jahre.1945 wurde die erste federfreie Radaufhängung erfolgreich mit der Faserwickeltechnik hergestellt und 1947 die erste Faserwickelmaschine erfunden.Mit der Entwicklung von Hochleistungsfasern wie Kohlefasern und Aramong-Fasern und dem Aufkommen mikrocomputergesteuerter Wickelmaschinen hat sich der Faserwickelprozess als hochmechanisierte Technologie zur Herstellung von Verbundwerkstoffen rasch weiterentwickelt und in fast allen möglichen Bereichen angewendet seit den 1960er Jahren.

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Je nach UnterschiedHNO-Chemischer und körperlicher Zustand of Harzsubstrat während des Wickelns, WickelteDie Techniken können in trockene, nasse und halbtrockene Methoden unterteilt werden:

1. Trocknen

Beim Trockenwickeln wird nach dem Vorimprägnieren im Stadium B ein vorimprägniertes Band verwendet.Vorimprägnierte Streifen werden in speziellen Betrieben oder Werkstätten hergestellt und geliefert.Beim Trockenwickeln sollte das vorgetränkte Garnband auf der Wickelmaschine erhitzt und erweicht werden, bevor es auf die Kernform gewickelt wird.Die Qualität des Prepreg-Garns kann genau kontrolliert werden, da der Leimgehalt, die Größe und die Qualität des Bandes vor dem Aufwickeln erkannt und überprüft werden können.Die Produktionseffizienz beim Trockenwickeln ist höher, die Wickelgeschwindigkeit kann 100–200 m/min erreichen und die Arbeitsumgebung ist sauberer.Trockenwickelanlagen sind jedoch komplexer und teurer und die interlaminare Scherfestigkeit der Wickelprodukte ist geringer.

2. Nass

Bei der Nasswickelmethode wird die Faser nach dem Bündeln und Eintauchen des Klebers direkt unter der Spannungskontrolle auf die Kerndüse gewickelt und dann verfestigt.Die Nasswickelausrüstung ist relativ einfach, aber da das Garnband unmittelbar nach dem Eintauchen aufgewickelt wird, ist es schwierig, den Leimgehalt des Produkts während des Wickelvorgangs zu kontrollieren und zu prüfen.Unterdessen bilden sich im Produkt leicht Fehler wie Blasen und Poren, wenn das Lösungsmittel in der Leimlösung erstarrt, und auch die Spannung ist beim Aufwickeln schwer zu kontrollieren.Gleichzeitig arbeiten die Arbeiter in einer flüchtigen Lösungsmittelatmosphäre und in der Umgebung fliegender Fasern mit kurzen Haaren, die Arbeitsbedingungen sind schlecht.

3. Halbtrockenmethode

Im Vergleich zum Nassverfahren fügt das Halbtrockenverfahren auf dem Weg vom Eintauchen der Fasern über das Aufwickeln zur Kernform eine Trocknungsausrüstung hinzu und vertreibt im Wesentlichen das Lösungsmittel in der Leimlösung des Garnbandes.Im Gegensatz zum Trockenverfahren ist beim Halbtrockenverfahren keine komplexe Vorimprägnierausrüstung erforderlich.Obwohl der Leimgehalt des Produkts bei der Nassmethode nicht einfach genau zu kontrollieren ist und mehr als eine Reihe von Zwischentrocknungsgeräten erforderlich ist als bei der Nassmethode, ist die Arbeitsintensität der Arbeiter größer, aber es treten Blasen, Porosität und andere Mängel auf Produkt wird stark reduziert.

Die drei Methoden haben ihre eigenen Eigenschaften, und die Nasswickelmethode ist aufgrund ihrer relativ einfachen Ausrüstungsanforderungen und niedrigen Herstellungskosten die am weitesten verbreitete Methode.Die Vor- und Nachteile der drei Wickelmethoden werden in Tabelle 1-1 gegenübergestellt.

Tabelle 1-1 Das Verhältnis von zehntausend Methoden von drei Wickelprozessen