Jak powstają rury z włókna węglowego

Alexey Bubryak/Photographer's Choice/Getty Images

Rurki z włókna węglowego są idealne zarówno dla hobbystów, jak i profesjonalistów z branży. Wykorzystując sztywność włókna węglowe , niezwykle sztywna, a jednocześnie lekka konstrukcja rurowa może być wykorzystywana w szerokim zakresie zastosowań.

Włókno węglowe rury mogą zastąpić stal, ale najczęściej zastępuje aluminium. W wielu przypadkach rura z włókna węglowego może ważyć 1/3 rury aluminiowej i nadal mieć taką samą lub lepszą charakterystykę wytrzymałościową. Z tego powodu rury wzmocnione włóknem węglowym są często spotykane w zastosowaniach, w których lekkość ma kluczowe znaczenie, jak lotnictwo, samochody wyścigowe i sporty rekreacyjne.

Najczęstsze kształty profili rurowych z włókna węglowego to kwadraty, prostokąty i okrągłe. Profile prostokątne i kwadratowe są powszechnie nazywane „belkami skrzynkowymi”. Belki skrzynkowe z włókna węglowego zapewniają doskonałą sztywność konstrukcji i symulują dwie równoległe belki dwuteowe.

Zastosowania rur z włókna węglowego

W każdym zastosowaniu, w którym waga ma kluczowe znaczenie, przejście na włókno węglowe będzie korzystne. Oto niektóre z najczęstszych zastosowań rur z włókna węglowego:

• Belki i dźwigary lotnicze
• Składniki strukturalne Formuły 1
• Wały strzał
• Dętki rowerowe
• Wiosła kajakowe

Produkcja rur z włókna węglowego

Puste struktury kompozytowe mogą być trudne do wytworzenia. Dzieje się tak, ponieważ nacisk należy wywierać zarówno na wewnętrzną, jak i zewnętrzną stronę laminatu. Najczęściej rury z włókna węglowego o ciągłym profilu są wytwarzane przez pultruzję lub nawijanie włókien.

Rury pultrudowane są zdecydowanie najbardziej opłacalną metodą produkcji ciągłej złożony profile. Podczas pultrudowania pustej rury wymagany jest „pływający trzpień”. Pręt ze stali chromowanej jest mocno przymocowany z boku matrycy, gdzie wchodzi surowiec. Osprzęt montażowy jest wystarczająco daleko, aby nie kolidował z impregnowanym włóknem, gdy wchodzi do matrycy.

Przestrzeń między trzpieniem a matrycą określa grubość ścianki rury z włókna węglowego.

Pultrudowanie rur z włókna węglowego pozwala na produkcję rur o praktycznie dowolnej długości. Transport rurki jest na ogół ograniczeniem długości. W procesie pultruzji większość włókien będzie przebiegać w kierunku rury. W ten sposób powstaje rura o ogromnej sztywności, ale z niewielką siłą obręczy lub wytrzymałością poprzeczną.

Rury z włókna węglowego nawijane włóknem

W celu zwiększenia wytrzymałości i właściwości we wszystkich kierunkach, nawijanie włókien jest skuteczną metodą produkcji rur z włókna węglowego. Rury nawijane z włókna są opłacalne i mają doskonałe właściwości, jednak największe ograniczenie wynika z długości nawijarki.

Inne procesy produkcyjne

Nawijanie pultruzyjne i nawijanie włókien, choć najczęstsze, nie jest jedynym sposobem produkcji rur z włókna węglowego. Formowanie pęcherza, formowanie tłoczne, infuzja próżniowa i obróbka w autoklawie to metody produkcji rur z włókna węglowego. Każda ma swoje zalety i wady.