Butle kompozytowe nawinięte włóknem węglowym mają lepsze osiągi niż butle metalowe (butle stalowe, cylindry aluminiowe bez szwu), które są wykonane z jednego materiału, takiego jak aluminium i stal. Zwiększa pojemność magazynowania gazu, ale jest o 50% lżejsza niż butle metalowe o tej samej objętości, zapewnia dobrą odporność na korozję i nie zanieczyszcza medium. Warstwa materiału kompozytowego z włókna węglowego składa się z włókna węglowego i matrycy. Włókno węglowe impregnowane roztworem kleju żywicznego nawijane jest na okładzinę w określony sposób, a następnie po utwardzaniu w wysokiej temperaturze i innych procesach uzyskuje się zbiornik ciśnieniowy z kompozytu z włókna węglowego.

 

Wysokociśnieniowe butle gazowe nawijane z włókna węglowego są szeroko stosowane w samochodach, lotnictwie, służbie zdrowia, ochronie przeciwpożarowej, górnictwie, analizie gazów i specjalnym sprzęcie, takim jak medyczne aparaty oddechowe, w tym domowe i medyczne aparaty tlenowe, niezależne nadciśnienie aparaty oddechowe do ochrony przeciwpożarowej i aparaty oddechowe z obiegiem sprężonego tlenu do celów ratowniczych; Urządzenie napowietrzające zjeżdżalni ewakuacyjnej, fotela wyrzutowego i kadłuba samolotu w przestrzeni kosmicznej; W dziedzinie nowych pojazdów energetycznych, takie butle ze sprężonym gazem ziemnym, jak stalowa wkładka z włókna węglowego, pierścieniowo nawinięta stalowa butla (CNG-2), aluminiowa wkładka z włókna węglowego w pełni nawinięta kompozytowa butla (CNG-3), plastikowa wkładka w pełni nawinięta kompozytowa butla ( CNG-4), itp. Czy wiesz, jak wykonano wysokociśnieniowe butle gazowe z kompozytu z włókna węglowego?

 

 

Materiał:  

Włókno węglowe T700,   6061 ze stopu aluminium   podszewka metalowa, średnica zewnętrzna 404 mm, długość całkowita 668 mm, grubość korpusu butelki 1,6 mm

Proces:  

Nawijarka CNC nawijała materiał kompozytowy o grubości 10 mm na metalową powierzchnię wykładziny, utwardzanie w piecu obrotowym.

 

Proces nawijania cylindra pod wysokim ciśnieniem

W procesie nawijania włókna węglowego wiązki włókien węglowych są w sposób ciągły nawijane wokół osi obrotu, tworząc cylindryczną strukturę pod działaniem napięcia. Istnieją dwa procesy nawijania włókien w wysokociśnieniowej butli gazowej CFRP: pierwszy to nawijanie na sucho, które jest wykonane z taśmy prepreg potraktowanej klejem prepreg, a następnie nawinięte na mandryn po zmiękczeniu do stanu lepkiego przepływu przez podgrzanie na nawijarce, jak pokazano na rysunku.

Dokładna kontrola stosunku zawartości włókna i żywicy w prepregu może poprawić jakość produktu, wysoką wydajność produkcji, prędkość nawijania do 100 ~ 200 m / min. Jednak ta metoda jest rzadziej stosowana ze względu na wysoki koszt przygotowania i sprzętu do nawijania na sucho.

Inną metodą jest nawijanie na mokro, w którym wiązki włókien węglowych są impregnowane w specjalnym urządzeniu do zanurzania kleju, a następnie bezpośrednio nawijane na trzpień pod kontrolą naprężenia, jak pokazano na rysunku.

W procesie nawijania na mokro włókno jest łatwe do wyjęcia żywicy po opuszczeniu urządzenia macerującego, co może zmniejszyć prędkość nawijania i uniknąć strat. Jednocześnie stała utrata proporcji żywicy i włókna węglowego jest trudna do kontrolowania, lotne rozpuszczalniki będą również wytwarzać zapach.

Oprócz powyższych oczywistych wad, proces nawijania na mokro ma również pewne istotne zalety w porównaniu z nawijaniem na sucho: po pierwsze, koszt produkcji jest o około 40% niższy niż w przypadku nawijania na sucho; Po drugie, produkt jest dobrze uszczelniony, napięcie w procesie nawijania może sprawić, że nadmiar płynu klejącego żywicę będzie się wytłaczał i wypełni lukę; Wreszcie, roztwór żywicy impregnowany na powierzchni włókna węglowego może skutecznie zmniejszyć zużycie włókna, co jest najczęściej stosowaną technologią przetwarzania butli z gazem pod wysokim ciśnieniem.