فرایند رشته پیچی (Filament Winding)

مقدمه:

فرایند رشته پیچی (Filament Winding) یکی از روش های مکانیزه برای تولید قطعات کامپوزیتی که تقارن محوری دارند (Axisymmetric) می باشد. لوله ها و قطعات استوانه ای شکل ساده ترین قطعاتی هستند که با این روش تولید می شوند. در این فرآینددستهای ازالیاف پیوسته پس ازآغشته شدن به رزین به طور منظم و کنترل شده ای، با آرایشی خاصکه توسط مهندس طراح تعیین می گردد، به دور یک مندرل دوار پیچیده می‌شوند. در این روش معمولاً پس از پخت قطعه، مندرل از آن خارج شده و محصول آماده استفاده می باشد.

فرآیند:

به طور کلی فرآیند پیچیدن الیاف به وسیله ماشین‌های خودکاری که به همین منظور ساخته شده است، انجام می‌گیرد. برای رسیدن به حداکثر استحکام، کنترل دقیق جهت و زاویه پیچیده شدن الیاف به دور قالب بسیار مهم می‌باشد. در نتیجه بسیار واضح است که کنترل چنین فرآیندی تنها از طریق ماشین‌های اتوماتیک امکان پذیر است. ماشین های رشته پیچی در ساده ترین حالت دارای ۲ محور (۲ درجه آزادی) می باشند و برای تولید برخی قطعات خاص،دستگاه هایی با ۶ محور حرکتی (۶ درجه آزادی) نیز وجود دارند.

روش روشته پیچی از جمله روش هایی است که در آن امکان استفاده از الیاف پیوسته درتمام طول قطعه و جهت دهی ساده الیاف درجهت بارگذاری وجود دارد. هم چنین امکان ساخت قطعاتی با ابعاد بسیار بزرگ و نیز دستیابی به محصولی با کسر حجمی بالای الیاف از دیگر مزایای این روش تولید می باشد. طبیعتاً این روش نیز دارای محدودیت هایی می باشد که می توان به سطح خارجی نسبتاً ناهموار قطعات رشته پیچی و نیز محدودیت پیچش بر روی سطوح با انحنای معکوس اشاره کرد.

کاربردها:

از آنجایی که این تکنیک ساخت باعث به وجود آمدن عناصری با استحکام بالا و سبک می‌گردد، استفاده از آن در صنایعی هم چون هوافضا و صنایع نظامی و سازه‌های تجاری و صنعتی رشد چشم‌گیری داشته است. از میان میان می توان به تولید لوله ها و اتصالات کامپوزیتی، انواع مخازن تحت فشار در ابعاد مختلف، شفت های کامپوزیتی، لوله موتورهای کامپوزیتی راکت ها، بدنه فیوزها و بسیاری از قطعات صنعتی و نظامی مختلف اشاره کرد.

در فیلم زیر نحوه اجرای فرایند رشته پیچی نمایش داده می‌شود.

به دلیل اینکه فرایندهای ناپیوسته سرعت بسیار کمی در تولید دارند و صاحبان صنایع این مسئله را نقص در تولید انبوه می‌دانند، بنابراین متخصصان بر آن شدند تا فرایند ناپیوسته و کند رشته پیچی را به فرایندی پیوسته با سرعتی معقول تبدیل کنند. فرایند رشته پیچی پیوسته یکی از نتایج این تحقیقات است که شما می‌توانید در فیلم زیر شماتیک اجرای این فرایند را مشاهده نمایید.