Differenze nei processi
I tubi in fibra di carbonio vengono generalmente realizzati mediante pultrusione, avvolgimento e laminazione.
Questi processi presentano vantaggi e svantaggi: lo stampaggio per pultrusione consente di ottenere facilmente la continuità della fibra, ma non è possibile ottenere cambiamenti arbitrari nell'angolo della fibra.
Il processo di avvolgimento può essere progettato in base alla legge di avvolgimento delle condizioni di stress del prodotto, può dare pieno gioco alla resistenza della fibra, la massima garanzia delle proprietà strutturali richieste dal tubo, ma l'adattabilità dello stampaggio dell'avvolgimento è ridotta, non può essere avvolto attorno a nessuna forma strutturale del prodotto.
Il processo di laminazione ha un alto grado di automazione meccanica, il tubo finito ha una resistenza maggiore rispetto al processo di pultrusione e l'aspetto può anche creare un modello di tessitura 3k, applicabile a una gamma più ampia, e il costo è relativamente più alto.
Selezione delle materie prime
La resistenza dei tubi in fibra di carbonio è determinata dal materiale in fibra di carbonio, dalle diverse serie di filati in fibra di carbonio, dalle proprietà meccaniche e dalle differenze di costo, che sono molto grandi e, in ultima analisi, determinano le prestazioni e il prezzo dei tubi in fibra di carbonio.
La scelta della resina non deve essere ignorata: il ruolo principale della resina è quello di unire le fibre di carbonio, distribuire il carico tra le fibre e proteggerle dagli agenti atmosferici. La scelta della matrice di resina deve seguire i principi di facile polimerizzazione, forte forza adesiva, basso restringimento e buone proprietà meccaniche.
Materiale del mandrino
Gli stampi per anime realizzati con materiali diversi influiscono sulla precisione della superficie e sulle prestazioni del tubo.
Alcune produzioni di tubi in fibra di carbonio di fascia bassa utilizzano alcol polivinilico-sabbia, legno-fibra di vetro e altri materiali per realizzare lo stampo del nucleo di avvolgimento. Tuttavia, questi materiali non possono tollerare temperature di polimerizzazione superiori a 150 gradi e il livello di lavorazione è troppo ruvido per produrre tubi in fibra di carbonio di alta qualità.
L'acciaio e il duralluminio sono due materiali di base più comunemente usati. L'acciaio è più denso e più duro del duralluminio, ma il suo coefficiente di dilatazione termica non è elevato come quello del duralluminio. I tubi in carbonio ad alte prestazioni devono essere polimerizzati ad alte temperature e i sistemi in resina epossidica possono essere polimerizzati fino a 170 gradi. La pressione di polimerizzazione interna generata dall'espansione termica del duralluminio è un buon modo per migliorare la densità e le proprietà meccaniche dei tubi di carbonio.
Punti tecnici della sformatura
Per facilitare la sformatura, un agente distaccante viene solitamente applicato sulla superficie del mandrino prima dell'avvolgimento. Tuttavia, nella fabbricazione di tubi in fibra di carbonio ad alte prestazioni, gli agenti distaccanti a base organica tendono a penetrare nella resina durante il processo di polimerizzazione, danneggiando i tubi finiti e compromettendone le prestazioni.
Per evitare ciò, la scelta di un agente distaccante contenente fluoro può ridurre efficacemente i difetti.
I mandrini devono essere utilizzati ripetutamente; se si ruota o si serra per rimuovere la testa durante la sformatura, si danneggerà la superficie del mandrino.
È necessario utilizzare un adesivo ad alta temperatura per riparare la ferita o utilizzare la saldatura e quindi levigare sul posto, altrimenti ciò influenzerà direttamente la qualità dei prodotti del prossimo lotto di tubi in fibra di carbonio.
I tubi in fibra di carbonio presentano maggiori vantaggi in termini di prestazioni rispetto ai tradizionali tubi metallici, come elevata resistenza, resistenza alla corrosione, basso coefficiente di dilatazione termica, resistenza allo scorrimento, autolubrificazione, resistenza alla fatica, lunga durata, ma anche assorbimento di energia e sismicità, il più critico è la densità di piccola qualità e peso leggero, può essere lo stesso della riduzione di peso dei tubi in acciaio di oltre l'80%.
Ma dall'applicazione della situazione, i tubi in fibra di carbonio possono realmente riflettere i vantaggi prestazionali di cui sopra, o dalla produzione effettiva di molti fattori tecnici.
