Прочность, намотка и узор трубок (заметки)*

Чем отличаются намотанные трубки от трубок, накатанных из углеткани:

Ссылки на Youtube-видео от американской компании РокВестКомпозитес, где в сжатом виде показаны процессы намотки и накатки, а также дано сравнение получаемых трубок:

- намотка

- накатка

- сравнение

"М-Карбо" производит трубки только методом намотки

Намотка позволяет максимально использовать свойства углеволокна, содержащегося в трубке

Все нити можно направить по заданной нагрузке, будь то изгиб, кручение, вибрация, сдавливание и т.д.

Каждый слой намотки может быть разным, например, внутренний - обруч, далее намотка 15 градусов, затем 10 градусов, а финишный слой 45 градусов и т.д.

Можно чередовать ровинг для каждого из слоев. Внутренний слой из ровинга 3к, затем сделать слой из ровинга 12К и т.д.

Трубка, накатанная из ткани, неизбежно содержит половину нитей (основа либо уток), которые бесполезны при заданной нагрузке (т.к. основа и уток перпендикулярны)

По этой причине для одной и той же нагрузки намотанная трубка может быть до 2 раз легче, и в ней все нити будут работать полезно. В основном это касается трубок со стенкой более 2мм

 

Трубки с кольцевым и прямоугольным сечением

Трубка с квадратным сечением прочнее трубки с круглым сечением (при равной массе) в разы. Теория - модуль сечения.

Квадратную трубку сделать намного сложнее круглой. Кроме внутренней оправки нужна оправка внешняя, это значительно ограничивает предлагаемый диапазон размеров.

Оправки

Образующий (исходный) размер для углепластиковой трубки - внутренний диаметр

Это диаметр оправки, на который наматывается пропитанный смолой углеродный ровинг

У нас есть оправки от 6 до 150мм, включая некоторые неформатные виды (дробно-дюймовые и велосипедные)

Тонкие оправки (от 6 до 12мм) позволяют мотать трубку не более 2000мм

Далее в зависимости от диаметра оправки максимальная длина трубки может быть от 2500 до 7000мм

Оправки маломерных размеров

 

Намотка и шлифовка

Наматывая ровинг (нить) на оправку слой за слоем, мы добиваемся нужного внешнего диаметра (или толщины стенки)

Один слой намотки ровинга - это примерно 0,5мм толщины стенки трубки. Например, трубка 26х29мм - это 3 слоя ровинга

Для получения точного внешнего диаметра и красивого внешнего вида трубку необходимо шлифовать

Градация шлифовки углепластиковых трубок

Сверху:

исходная трубка без шлифовки после снятия бандажной пленки

 

Центр:

начальная шлифовка (снятие минимального внешнего слоя, ок. 0,1мм)

 

Внизу:

интенсивная шлифовка до нужного размера, снятие до 0,7мм от исходного диаметра

Минимально возможная толщина стенки трубки - около 0,8мм (2 слоя ровинга 12К дают 1мм и дополнительно можно часть второго слоя сошлифовать)

По умолчанию точность шлифовки делаем в пределах +/- 0,3мм от номинального значения

Более точная шлифовка - по согласованию с клиентом

 

Угол намотки и его влияние на свойства трубки

Различные углы намотки углепластиковых трубок

Для прочности на изгиб максимальная отдача от углеволокна - если намотать под углом 0 градусов к оси трубки. Это невозможно для намотки (но возможно пултрузией)

Для реального применения важно, чтоб была достаточная прочность и на сжатие (иначе трубка разламывается от сдавливания пальцами)

Поэтому мы мотаем трубки под углом от 10 до 15 градусов для нагрузки на изгиб (проекция прочности и на ось Х, и на ось Y)

Реализация прочности углеволокна - это проекция максимально возможного сопротивления на плоскость, в которой происходит работа

 

Когда важно отдать часть прочности на амортизацию резких движений (например, весло), тогда мотаем под углом 20-25 градусов

Для нагрузки на кручение оптимальным углом является 45 градусов (часть прочности работает на кручение, часть - на стабилизиацию трубки при вращении)

Для нагрузки на сжатие трубки снаружи, или для выдерживания большого давления изнутри трубку мотают под углом более 55 градусов

 

При намотке возможна (скорее обязательна) комбинация различных углов намотки от слоя к слою. Это позволяет оптимизировать физико-механические показатели трубки

Схема намотки углепластиковой трубки под различными углами

 

Узор намотки

Узор намотки, как правило, мы делаем на свое усмотрение, за исключением случаев, когда клиент требует согласования узора (и когда прочность и физмех вторичны)

Углепластиковая трубка суглом намотки 45 градусов
     

Угол намотки ровинга определяем совместно к клиентом, т.к он влияет на вид нагрузки для трубки (баланс изгиб/кручение)

Тип узора намотки можно определить по количеству и типу треугольников на ширину т.н. "развертки" намотанной трубки

Различные углы намотки углепластиковых трубок

Интенсивная шлифовка поверхности добавляет "затертости" базовому рисунку, вплоть до полного отсутствия повторяемости (потери узора)

 

Размеры и вес некоторых трубок, производимых ООО "М-Карбо"

* размеры указаны НОМИНАЛЬНО

** заполнение ведется по мере накопления статистики, информация обновляется

  Внут х Внеш диам, мм Толщина стенки, мм

Вес 1 метра, г

+/- 5%

Максимальная длина намотки, мм Примечание
1 6х10 2,0 80 1500  
2 8х9,8 0,9 40 1500  
3 8х10 1,0 49 1500  
4 10х11,5 0,7 39    
5 10х12 1,0 57 2550  
6 10х14 2,0 120 2550  
7 12х16 2,0 136 2550  
8 13х15 1,5 72 2550  
9 14х16 1,0 80 2550  
10  14х19 2,5 205 2550  
11  15х19 2,0 166 2550   
12 16х18 1,0 78 2550  
13 16х20 2,0 170 2550  
14 17х19 1,0 91,5 2550  
15 17х20 1,5 141 2550  
16 18х24 3,0 310 2550  
17  20х22 1,0 105 2550  
18 20х24 1,0 120 2550  
19 22х25 1,5 178 2550  
20 22х26 2,0 236 2550  
21 22х27 2,5 292 2550  
22 23х25 1,0 120 2750  
23  24х30 3,0 387 4150  
24 25х27 1,0 122 4150  
25 26х29 1,5 203 4150  
26  27х30  1,5 205 4150  
27  28х32 2,0 306 4150  
28  29х35 3,0 484 4150  
29  63х66        
30  95х99        

 

 

Прием заказов и логистика:

  • любой поступивший к нам запрос является ценным и обрабатывается индивидуально
  • наша почта info@m-carbo.ru
  • обычно отвечаем сразу, но иногда для ответа нужно больше времени
  • готовность заказа от 5 до 20 рабочих дней после оплаты, в зависимости от сложности и количества продукции
  • заказ доставляем Деловыми Линиями или через СДЭК, при необходимости - нашим транспортом
  • некоторые из товаров и проектов размещаем в инстаграм: @m.carbo
  • детальная контактная информация - здесь
  • розничные заказы доступны через наших партнеров на платформе Wildberries