Das Kohlefaserrohr besteht aus Kohlefaserverbundwerkstoff, sodass die Leistung des gesamten Kohlefaserrohrs untrennbar mit dem Kohlefaserverbundwerkstoff verbunden ist. Kohlefaserverbundwerkstoffe bestehen aus Kohlenstoffelementen und die innere Struktur ähnelt künstlichem Graphit. Die Kohlenstoffatome sind in Form von graphitierten sechseckigen Mikrokristallen miteinander verbunden, bilden eine unregelmäßige ungeordnete Graphitstruktur und sind entlang der axialen Richtung der Kohlenstofffaser ausgerichtet. Diese kristalline Orientierungsanordnung verleiht der Kohlenstofffaser eine hohe Festigkeit und gute mechanische Eigenschaften.
Wie kann also die Qualität von Kohlefaserrohren gewährleistet werden?
1. Wählen Sie das passende Formmaterial
Da die Faser beim Filamentwickeln oder Rollenwickeln unter einer Druckkraft gewickelt wird, bleibt ihre Gesamtform im Wesentlichen unverändert. Daher ist es besser, Metallmaterialien mit guter Steifigkeit als Kernformen zu verwenden, wie zum Beispiel Stahl und Duraluminium. Die Dichte und Härte von Stahl sind höher als die von Duraluminium, aber der Wärmeausdehnungskoeffizient von Stahl ist nicht so gut wie der von Duraluminium. Die Hochleistungs-Carbonfaserrohre werden bei hoher Temperatur ausgehärtet. Wenn der Duraluminium-Dorn als Kernform gewählt wird, können die Dichte und die mechanischen Eigenschaften des Kohlenstoffrohrs durch die Innendruckaushärtung verbessert werden, die durch die Wärmeausdehnung von Hartaluminium entsteht.
2. Kombination von Temperaturkontrolle und Vorverdichtung
Ein wichtiger Schritt bei der Behebung von Oberflächenfehlern von Kohlefaserrohren ist die Kombination der Vorverdichtung und der Temperaturkontrolle während des Verlegeprozesses. Der Schlüsselvorgang besteht darin, jede Schicht während des Verlegens bei einer bestimmten Temperatur vorzuverdichten und einen bestimmten Druck auszuüben, um jede Faserschicht zu komprimieren.
Durch die Vorverdichtung kann die Ansammlung loser Faserschichten verhindert werden. Unter einem bestimmten Druck und einer bestimmten Temperatur werden überschüssiges Harz, Luftblasen und niedrig siedende Substanzen aus dem Prepreg-Rohling entfernt, wodurch der Prepreg-Rohling kompakt wird und im Wesentlichen die vorgegebene Dicke erreicht. Der vorverdichtete Rohling nimmt beim Aushärten keinen Kleber mehr auf. Nach diesem Schritt können der Harzgehalt im Kohlefaserverbundwerkstoff und die Dicke des Rohrs effektiv gesteuert werden.
3. Wärmeschrumpfprozess
Zusätzlich zu den oben genannten Methoden kann das Wärmeschrumpfungsverfahren auch zur Verbesserung der Oberflächenqualität und Fertigungsgenauigkeit von Kohlefaserrohren eingesetzt werden. Während der Aushärtung bei hoher Temperatur kann das wärmeschrumpfbare Material den Druck des Autoklaven effektiv übertragen und den Einfluss der Falten des Vakuumbeutels und des atmungsaktiven Filzes auf das Verbundmaterial gleichmäßig beseitigen. Bei der Auswahl von Schrumpfmaterialien müssen mehrere Dimensionen wie Schrumpftemperatur, Schrumpfrate und Temperaturbeständigkeit umfassend berücksichtigt werden.
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