Le procédé de pultrusion

La caractéristique majeure suivante, je travaille sur est d'environ un pont piétonnier composites. Le pont est composé presque entièrement de fibre de verre pultrusions stock. Cette semaine, comme une «introduction» à cette fonctionnalité, nous allons jeter un oeil à la pultrusion lui-même.

Composites ont de nombreuses propriétés qui les rendent attractifs pour des projets structurants, mais la fabrication est souvent difficile. Traditionnellement, les méthodes de fabrication des composites sont très laborieux. Fabrication de développement s'est concentrée sur des processus automatisés qui peuvent produire de grandes quantités de produit fini.

Une des techniques de fabrication les plus efficaces est de pultrusion. Des milliers de mètres de la structure de fini peut être faite dans un processus continu. La principale limitation est que le produit fini doivent être droites et d'une section transversale constante.

Renforts

La première étape dans le procédé de pultrusion est de configurer le matériel pour la traction. Roving (voir Tissu Terminologie ) peut être utilisé pour pultrusions unidirectionnelle, ou les tissus peuvent être utilisés pour ajouter hors-axe des fibres. Parce que toute la section transversale est tirée à la fois, au lieu de le construire comme dans un lay-up traditionnel, un grand nombre de bobines sont nécessaires. Les figures 1 et 2 montrent la cantres requis pour une tige de diamètre pultrusion 1 / 2 pouce solide.

Figure 1: Vue d'ensemble des racks cantre au début de la ligne de pultrusion

Figure 2: Plan rapproché de racks cantre la tenue des bobines de fibre de graphite

Avec un tel nombre de brins, les enchevêtrements pourrait facilement former. Immédiatement après avoir quitté la nasse, les fibres sont passés par une carte d'alignement (Figure 3). Cette carte empêche également la torsion de la mèche.

Figure 3: mèches passant par une carte d'alignement juste avant d'entrer le bain de résine

Presque tous les types de fibres peuvent être utilisées, mais la fibre de verre est de loin le plus commun. Le graphite est également utilisé, mais présente des défis supplémentaires dans la conception de la filière (voir ci-dessous).

Imprégnation de résine

Une fois que toutes les fibres sont alignées, elles sont passées à travers un bain de résine (figure 4). Pour vous assurer que les fibres sont complètement mouillés, les brins sont passés par une série de rouleaux qui s'aplatissent et s'étalent les mèches individuelles (figure 5). Ce processus est semblable à l'imprégnation au cours de l'enroulement filamentaire, mais les bains sont généralement beaucoup plus longtemps.

Figure 4: Gros plan sur les fibres en passant par un bain de résine

Figure 5: stations roulant pour travailler résine dans les faisceaux de fibres (entrée de la filière note à bout)

Choix de résine sont aussi variées que pour les autres méthodes de fabrication et comprennent les polyesters, les esters de vinyle, et d'époxy. Exigences de propriété, cependant, limiter le choix quelque peu. Résines pultrusions doit avoir un Viscosité assez faible (pour de bon, imprégnation rapide), une longue vie en pot (pour le traitement continu), et un temps de durcissement court (pour la guérison complète pendant le temps de la pultrusion est dans la matrice).

Die Pultrusion

La clé de tout processus de pultrusion est la matrice. Fibres lâches meurent entrer dans la (figure 6) et la sortie comme une partie guéri (figure 7). La filière doit maintenir l'alignement des fibres, comprimer les fibres à la fraction de volume désiré, et de guérir le composite dans une période de temps relativement court. Cela doit être fait sans endommager les fibres. Conception de matrice est probablement la partie la plus difficile d'établir de la course de pultrusion.

Figure 6: fibres alignés et imprégné d'entrer une filière pour faire des tiges

Figure 7: sorties tige guéri de plaques chauffantes situées sur l'extrémité de la filière

Pulling et de coupure

Par necesseity, la station de traction est situé à l'extrémité de la ligne de pultrusion. Un jeu de poignées rembourrées pinces la section transversale (figure 8). Les poignées sont convertis à l'horizontale à tirer de la section. Pour que le processus soit continu, deux jeux de poignées sont utilisées, avec un tirant l'autre retourne à sa position initiale. Typiques des forces de traction sont de l'ordre de six à huit tonnes, mais peut aller plus haut.

Figure 8: La pultrusion est tiré par la centrale hydraulique en tirant

Enfin, une scie de coupure se situe au-delà de la station de traction. Ce sont généralement une sorte de scie radiale. La scie doit être monté sur une table qui se déplace avec la pultrusion, donc il peut faire des coupes franches que la pultrusion continue de voyager.

Informations supplémentaires

La description ci-dessus du procédé de pultrusion est conçu comme une courte introduction. Beaucoup de variations sur le processus sont possibles, et certains matériaux et de sections transversales posent des problèmes supplémentaires.

Pour les introductions peu plus de temps pour le processus, voir l' ASM Engineered Materials Handbook ou le Composites Engineering Handbook .

Fabricants de pultrusion Beaucoup ont des sites Web (voir ma fiche de bibliothèque, de fabricants: pultrusions ). Ces sites ont habituellement des images de machines et quelques informations sur le processus lui-même. En particulier, est spécialisé dans la conception de mourir.

Toutes les photos sont une gracieuseté du laboratoire Air Force Phillips.

Caractéristiques précédente