Композитные цилиндры из углеродного волокна имеют лучшие характеристики, чем металлические цилиндры (стальные цилиндры, алюминиевые бесшовные цилиндры), которые изготовлены из одного материала, такого как алюминий и сталь. Он увеличивает емкость хранения газа, но на 50% легче металлических баллонов того же объема, обеспечивает хорошую коррозионную стойкость и не загрязняет среду. Слой композитного материала из углеродного волокна состоит из углеродного волокна и матрицы. Углеродное волокно, пропитанное раствором смоляного клея, наматывается на футеровку особым образом, а затем после высокотемпературного отверждения и других процессов получается композитный сосуд из углеродного волокна.
Газовые баллоны высокого давления с намоткой из углеродного волокна широко используются в автомобильной, авиационной, медицинской, противопожарной, горнодобывающей, газоаналитической и специальной технике, такой как системы медицинских дыхательных аппаратов, в том числе бытовые и медицинские кислородные дыхательные аппараты, автономное положительное давление воздушный дыхательный аппарат для противопожарной защиты и дыхательный аппарат с циркуляцией сжатого кислорода для спасения; Аэрационное устройство эвакуационного затвора, эжекционного сиденья и корпуса самолета в аэрокосмической области; В области новых энергетических транспортных средств, таких как баллоны со сжатым природным газом, такие как стальной вкладыш из углеродного волокна, кольцевой намотанный стальной композитный цилиндр (CNG-2), алюминиевый вкладыш с полностью намотанным композитным цилиндром из углеродного волокна (CNG-3), пластиковый вкладыш с полностью намотанным композитным цилиндром ( СПГ-4) и т. Д. Знаете ли вы, как изготавливались баллоны из углеродного волокна из композитного газа высокого давления?
Материал:
Углеродное волокно T700, Алюминиевый сплав 6061 металлическая облицовка, наружный диаметр 404 мм, общая длина 668 мм, толщина корпуса бутылки 1,6 мм
Обработать:
Намоточный станок с ЧПУ намотал композитный материал толщиной 10 мм на металлическую поверхность футеровки, печь вращательного отверждения.
Процесс намотки баллона высокого давления
В процессе намотки из углеродного волокна жгуты из углеродного волокна непрерывно наматываются вокруг оси вращения, образуя цилиндрическую структуру под действием растяжения. Существует два процесса намотки волокна в газовом баллоне высокого давления CFRP: первый - сухая намотка, которая изготавливается из ленты препрега, обработанной клеем препрега, а затем наматывается на подкладку после размягчения до состояния вязкого потока при нагревании на намоточной машине, как показано на рисунке.
Точный контроль соотношения содержания волокна и смолы в препреге может улучшить качество продукта, высокую эффективность производства, скорость намотки до 100 ~ 200 м / мин. Однако этот метод менее применим из-за высокой стоимости оборудования для предварительной обработки и сухой намотки.
Другим способом является влажная намотка, при которой пучки углеродного волокна пропитывают в специальном устройстве для погружения клея, а затем непосредственно наматывают на оправку под контролем натяжения, как показано на рисунке.
В процессе мокрой намотки волокно легко удаляется из смолы после выхода из мацерационного устройства, что может снизить скорость намотки и избежать потерь. В то же время трудно контролировать постоянную потерю соотношения смолы и углеродного волокна, летучий растворитель также будет вызывать запах.
В дополнение к вышеуказанным очевидным недостаткам, процесс мокрой намотки также имеет некоторые существенные преимущества по сравнению с сухой намоткой: во-первых, себестоимость на 40% ниже, чем у сухой намотки; Во-вторых, продукт хорошо запечатан, натяжение в процессе намотки может сделать излишки смоляного клея жидкостью, которая будет пузыриться при экструзии и заполнит зазор; Наконец, раствор смолы, пропитанный на поверхности углеродного волокна, может эффективно снизить износ волокна, что является наиболее часто используемой технологией обработки газовых баллонов высокого давления.