أخبار

1. مقدمة عن عملية لف الأنابيب

من خلال هذا الدرس التعليمي، ستتعلم كيفية استخدام عملية لف الأنابيب لتشكيل هياكل أنبوبية باستخدام ألياف الكربون المشبعة مسبقًا على آلة لف الأنابيب، وبالتالي إنتاج مواد عالية القوة.أنابيب من ألياف الكربونتُستخدم هذه العملية بشكل شائع من قبل مصنعي المواد المركبة.

إذا كنت ترغب في إنتاج أنابيب ذات جوانب متوازية أو مخروطية الشكل، فإن عملية لف الأنابيب هي الخيار الأمثل. كل ما تحتاجه هو قالب معدني بالحجم المناسب وفرن لإنشاء أنابيب ألياف كربونية مصممة خصيصًا وفقًا لمتطلباتك.

بالنسبة لأنابيب ألياف الكربون ذات الأشكال المعقدة، مثل مقابض الدراجات أو الهياكل الأنبوبية الأكثر تعقيدًا كشوكات التعليق أو إطارات الدراجات، تُعد تقنية القوالب المنفصلة هي الطريقة المُفضلة. سنوضح الآن كيفية استخدام تقنية القوالب المنفصلة لإنتاج هذه الأنابيب المعقدة من ألياف الكربون.

2. معالجة وتحضير القوالب المعدنية

• أهمية المندرات المعدنية

قبل البدء بعملية لف الأنابيب، تتمثل الخطوة الأولى في تجهيز القوالب المعدنية. يجب أن تتطابق هذه القوالب مع القطر الداخلي للأنابيب، كما أن نعومة سطحها ومعالجتها المسبقة المناسبة أمران بالغا الأهمية. إضافةً إلى ذلك، يجب أن تخضع القوالب المعدنية لمعالجة مسبقة مناسبة، كالتنظيف ووضع مادة مانعة للالتصاق، لتسهيل عملية فك القوالب لاحقاً.

أثناء عملية لف الأنابيب، يلعب المندريل المعدني دورًا حاسمًا حيث يجب أن يدعمألياف الكربون المشبعة مسبقًالضمان عملية لف سلسة، من الضروري تجهيز قالب معدني بالحجم المناسب مسبقًا. ولأن ألياف الكربون ستُلف حول السطح الخارجي للقالب، يجب أن يتطابق قطره الخارجي مع القطر الداخلي لأنبوب ألياف الكربون المراد تصنيعه.

• تطبيق عامل التحرير

تُقلل مواد الفصل من الاحتكاك وتضمن سهولة فك القالب؛ ويجب وضعها بالتساوي على سطح المندريل. بعد تجهيز المندريل المعدني، تتمثل الخطوة التالية في وضع مادة الفصل. تشمل مواد الفصل الشائعة الاستخدام زيت السيليكون والبارافين، والتي تُقلل بشكل فعال من الاحتكاك بين ألياف الكربون والمندريل المعدني.

يجب التأكد من نظافة القالب المعدني المُجهز تمامًا ونعومة سطحه قدر الإمكان لتسهيل إخراج المنتج منه بسلاسة. بعد ذلك، يُوزّع عامل الفصل بالتساوي على سطح القالب.

3. تحضير ألياف الكربون المشبعة مسبقًا

• أنواع ومزايا المواد المشربة مسبقًا

لا تفي إلا الألياف الكربونية المشبعة مسبقًا بالمتطلبات العالية لدقة اللف وسهولة الاستخدام. ورغم إمكانية استخدام أنواع أخرى من مواد التقوية، كالأقمشة الجافة المشبعة بالإيبوكسي، نظريًا في عملية اللف، إلا أن الألياف الكربونية المشبعة مسبقًا هي الوحيدة التي تفي عمليًا بالمتطلبات العالية للدقة وسهولة الاستخدام في هذه العملية.

في هذا البرنامج التعليمي، نستخدم طريقة محددة لطبقات ما قبل التشريب لتحسين أداء الأنابيب.

• تصميم طبقات ما قبل التشريب

تُوضع طبقة من الألياف المنسوجة المشبعة مسبقًا على الجانب الداخلي للأنبوب، تليها عدة طبقات من الألياف أحادية الاتجاه المشبعة مسبقًا، ثم تُوضع طبقة أخرى من الألياف المنسوجة المشبعة مسبقًا على الجانب الخارجي للأنبوب. يستفيد تصميم الطبقات هذا استفادة كاملة من مزايا توجيه الألياف في الألياف المنسوجة المشبعة مسبقًا على المحورين 0° و90°، مما يُحسّن أداء الأنبوب بشكل ملحوظ. تُضفي غالبية الألياف أحادية الاتجاه المشبعة مسبقًا الموضوعة على المحور 0° صلابة طولية ممتازة للأنبوب.

4. مخطط عملية لف الأنابيب

• التحضير قبل اللف

بعد الانتهاء من تصميم طبقات الألياف المشبعة مسبقًا، تبدأ عملية لف الأنابيب. تتضمن هذه العملية إزالة غشاء البولي إيثيلين وورق الفصل، مع ترك مساحات تداخل مناسبة. تُعد هذه الخطوة بالغة الأهمية لضمان سلاسة عمليات اللف اللاحقة.

• تفاصيل عملية اللف

أثناء عملية اللف، من الضروري ضمان لف سلس للألياف المشبعة مسبقًا، مع تثبيت عمود القلب المعدني وتطبيق القوة بشكل متساوٍ. يجب تثبيت عمود القلب المعدني عند حافة الطبقة الأولى من الألياف المشبعة مسبقًا، لضمان تطبيق القوة بشكل متساوٍ.

أثناء عملية اللف، يمكن لف مواد ما قبل التشريب الإضافية عند الأطراف لتسهيل إزالة المنتج أثناء فك القالب.

• تغليف بغشاء BOPP

إضافةً إلى مادة ما قبل التشريب، يمكن استخدام غشاء BOPP للتغليف. يزيد غشاء BOPP من ضغط التماسك، ويحمي مادة ما قبل التشريب، ويحكم إغلاقها. عند استخدام غشاء تغليف BOPP، من الضروري ضمان تداخل كافٍ بين الأشرطة.

5. عملية المعالجة في الفرن

• درجة حرارة ووقت المعالجة

بعد تغليف مادة ألياف الكربون المقواة بمادة ما قبل التشريب بإحكام، تُرسل إلى الفرن للمعالجة. يُعد التحكم في درجة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية أثناء المعالجة في الفرن، نظرًا لاختلاف ظروف المعالجة باختلاف أنواع مواد ما قبل التشريب. هذه الخطوة ضرورية لضمان استقرار المادة وتحسين أدائها.

بفضل بيئة درجات الحرارة العالية داخل الفرن،ألياف الكربونوتتفاعل مصفوفة الراتنج بشكل كامل، لتشكل مادة مركبة قوية.

6. الإزالة والمعالجة

بعد إزالة غلاف البولي بروبيلين ثنائي المحور (BOPP)، يمكن إزالة المنتج المتصلب. ويمكن إزالة غلاف البولي بروبيلين ثنائي المحور (BOPP) بعد التصلب. وإذا لزم الأمر، يمكن تحسين المظهر عن طريق الصنفرة والطلاء. ولمزيد من التحسين الجمالي، يمكن إجراء عمليات تشطيب إضافية مثل الصنفرة والطلاء.