Alcançando alta resistência do aro para perfis compostos usando enrolamento por tração

A orientação das fibras num perfil compósito tem um impacto significativo nas suas propriedades mecânicas. Um alinhamento típico é unidirecional, onde os reforços são alinhados na direção longitudinal do perfil e proporcionam boa resistência axial. Os reforços cruzados melhoram a rigidez e a resistência transversais. Tecidos também são usados ​​e normalmente fornecem alinhamentos de +/- 45 ou +/- 90 graus. Para facilitar isso, técnicas de fabricação populares, como enrolamento de filamento e materiais pré-impregnados (pré-impregnados), são comumente usadas.

Pré-impregnado e enrolamento de filamento

O pré-impregnado atinge a resistência do aro impregnando fibras (normalmente tecidos) com resina epóxi e rolando o material resultante em torno de um mandril de aço a ser curado. Isto é como o enrolamento de filamentos, onde as fibras são enroladas em torno de um mandril de aço na direção transversal, alinhando as fibras em um padrão ou ângulos desejados.

Ambos os processos permitem que os fabricantes controlem com precisão a proporção fibra-resina e a espessura da camada, mas muitas vezes exigem processos de cura mais longos e que consomem muita energia, envolvendo etapas de aquecimento ou resfriamento. Isto, combinado com o elevado número de etapas manuais envolvidas no processo de enrolamento filamentar, torna a técnica mais adequada para a fabricação de tubos grossos com grandes diâmetros.

Além das considerações técnicas, as despesas também são um fator. Como tanto o enrolamento de filamento quanto a laminação pré-impregnada envolvem processos manuais de movimentação do que técnicas de fabricação contínua, como pultrusão e enrolamento de tração, eles geralmente apresentam altos custos de mão de obra e de recursos e podem levar mais tempo para produzir os perfis compósitos equivalentes.

Isto está levando muitas indústrias a recorrer a outros processos mais econômicos para a fabricação de perfis compostos com alta resistência do aro, o que é importante, por exemplo, em aplicações de postes telescópicos onde é necessário travar os tubos apertando a superfície com travas, criando tensão no aro para o tubo.

Considerando o enrolamento de tração para alta resistência do aro

Assim como a pultrusão, o enrolamento por tração envolve puxar as fibras através de um banho de resina e uma matriz aquecida para curar no perfil desejado. A principal diferença, entretanto, é que algumas das fibras são enroladas helicoidalmente em torno de um mandril na direção transversal antes de serem puxadas através da matriz aquecida. Embora não seja diferente do enrolamento de filamento, o enrolamento de tração permite maior controle sobre o posicionamento e a tensão da fibra, resultando em uma resistência do aro mais uniforme e previsível.

O enrolamento por tração é particularmente útil para a fabricação de compósitos de paredes finas com alta resistência ao aro porque permite um controle preciso da camada de fibra transversal fina. Isto é conseguido combinando o alinhamento unidirecional das fibras com o enrolamento helicoidal, resultando na capacidade de controlar as fibras de 0 a quase 90 graus. Além disso, o enrolamento por tração é altamente automatizado e repetível, garantindo uma produção de alto volume e com custos competitivos em um único processo de fabricação em linha.

A Exel Composites é especializada em técnicas de fabricação contínua, como pull-winding, e combina essa experiência com uma abordagem colaborativa e inovadora. Por exemplo, a Exel discutirá opções e possibilidades com um cliente durante todo o processo de desenvolvimento, garantindo que o design e o desenvolvimento do produto sejam otimizados para os requisitos específicos de cada cliente. Isso permite que a empresa trabalhe com você para desenvolver o tubo composto de alta resistência ideal para sua aplicação, oferecendo uma solução leve e econômica, sem sacrificar o desempenho mecânico.