Филаментная намотка

Изготовленные трубы, емкости, короба имеют малый вес, превосходные характеристики текучести, они легки в эксплуатации, обладают хорошими изолирующими свойствами, невысокими эксплуатационными затратами и хорошей химостойкостью. Во множестве случаев они производятся методом намотки. В намотке используется непрерывный армирующий материал для получения достаточного запаса прочности (весовое содержание армирующего материала колеблется в пределах от 40 до 80% в зависимости от области применения изделия). Ровинг с катушки подается в пропиточную ванну со смолой и отвердителем, а затем наматывается на специально сконструированный для данного конкретного изделия дорн.

Ровинг наматывается на дорн в несколько слоев до достижения требуемой толщины и угол намотки обычно составляет от 25 до 85 град к оси вращения. Однако ровинг может наматываться продольно, по окружности, по спирали или в комбинации трех указанных способов. Угол намотки зависит от требований, предъявляемых к прочности изделия. Методом намотки можно получить любую форму изделия при условии, что намотка производится с натягом.

Возможно получать круглую, плоскую, треугольную, коническую формы и форму кольца. Но наиболее распространенными являются изделия цилиндрической формы. Они используются в производстве труб и емкостей диаметром до 10 метров. Конфигурация внутренней поверхности структуры, изготовленной методом намотки, может отличаться от внешней. Примером такой намотки может служить изготовление сосудов высокого давления, где ребра жесткости наматываются непосредственно на поверхность внутренней стенки.

В обычных условиях, однако, толщину стенки изделий, изготавливаемых методом намотки, выдерживают постоянной, т.к. неравномерность толщины стенки имеет тенденцию создавать межламинатные напряжения, что приводит к преждевременному износу изделий.

Вот наиболее характерные размеры и отклонения, которые могут быть получены с применением метода намотки:

Минимальный внутренний радиус — 3.2 мм.
Минимальная эффективная толщина — 0.4 мм.
Максимальная эффективная толщина — 7.6 мм.
Нормальное отклонение по толщине — 0.4 мм.

Толщину стенки можно контролировать с точностью до 0.4 мм и выше посредством последующей механической обработки. Однако, при определенных обстоятельствах, механическая обработка снижает прочностные характеристики и стойкость к погодным условиям. Исходя из предполагаемого характера нагрузок, структура намотки может быть выполнена несколькими различными способами. Характер нагрузки определяет вид используемой модели, число слоев намотки, направление и распределение витков там, где нужно противостоять направленным нагрузкам и объем армирующего материала в тех участках, где вероятны знакопеременные нагрузки.

Смолы для намотки обычно обладают следующими характеристиками:

хорошее смачивание;
относительное удлинение в пределах 2-6%;
превосходная ударная прочность;
хорошо отверждается при широком диапазоне температурных условий;
в зависимости от сорта используемой смолы — от хорошей до очень хорошей хим/теплостойкости.

Время отверждения колеблется от 15 минут до 2 часов в зависимости от толщины и размера структуры. Температурный диапазон — от комнатной до 100 С°.

Преимущества метода намотки:

высокий уровень контроля качества;
возможность варьирования прочностью;
низкие трудозатраты;
широкий диапазон выбора армирующего материала м смол;
процесс может быть высоко механизирован.

Сферы применения метода намотки

Изделия, изготовленные методом намотки можно найти в любом из главных сегментов рынка. В число наиболее характерных сфер применения намотки входят:

Емкости и трубы для нефте- и газопроводов, индустрии химических технологий, а также для воды и промышленных сточных вод.
Соединительные и фасонные части труб и емкостей.
Емкости для хранения газов под давлением.
Подкрыльные топливные баки для самолетов.
Кожухи ракетных двигателей.
Гильзы для ружейных и пушечных снарядов.
Приводные валы автомобилей и грузовиков.
Корпуса летательных аппаратов.
Автомобильные амортизаторы.
Мачты парусных судов.
Теннисные ракетки.
Железнодорожные цистерны.