缠绕成型工艺易实现等强结构、可整体成型、操作简单便捷,是碳纤维管制造首选的成型工艺。因此,很多时候都会选用缠绕成型工艺进行碳纤维管的加工。缠绕成型中,缠绕厚度、缠绕角度以及缠绕角度的顺序等对碳纤维管的性能都有较大的影响。缠绕成型工艺还可以根据树脂基体和缠绕规律进行分类。
1、根据树脂基体分类
缠绕成型工艺根据树脂基体浸渍纤维的方式分成干法、半干法、湿法三类,湿法缠绕成型工艺应用最广。
(1)干法缠绕
干法缠绕成型是预先将浸渍树脂的连续纤维缠绕在卷机上,在缠绕机土加热至粘流状态后缠绕到芯模上的成型工艺。采用干法缠绕的产品结构稳定,缠绕张力均匀,工艺过程易控制,容易实现自动化、机械化。但干法缠绕设备复杂,投资较大。
(2)湿法缠绕
湿法缠绕成型是将浸过树脂的连续纤维直接缠绕到芯模上的成型工艺。湿法缠绕成型的设备简单,对原材料的要求不高。但是缠绕过程中缠绕张力不容易控制,纱带的质量不易检验,固化过程中容易产生气泡。
(3)半干法缠绕
半干法缠绕成型工艺是将浸渍树脂的无捻粗纱,迅速烘干后缠绕到芯模上的成型工艺。半千法缠绕成型与千法缠绕成型相比减少了胶纱的烘干时间,与湿法缠绕成型相比增加了烘干工艺。
2、根据缠绕规律分类
缠绕成型工艺根据缠绕规律的不同分成三类:纵向缠绕、环向缠绕和螺旋缠绕。
(1)纵向缠绕法
纵向缠绕又称为平面缠绕。纵向缠绕时芯模绕轴线慢速旋转,导丝头在固定平面内做匀速圆周运动,导丝头转动一周,芯模的转角是一个纱片的宽度。
(2)环向缠绕法
环向缠绕时导丝头在与芯模轴线平行的方向慢速移动,芯模绕轴线作匀速运动。芯模自转一周,导丝头移动一个纱片宽度。
(3)螺旋缠绕法
螺旋缠绕即测地线缠绕。导丝头在平行芯模轴线的方向反复匀速运动,芯模绕轴线匀速转动。缠绕成型工艺的应用十分广泛,尤其是压力容器和管材等回转体结构方面的应用更多。