Jika Anda memahami bagaimana serat dan kain serat karbon diproduksi, Anda tahu bahwa itu adalah proses yang kompleks dan membutuhkan banyak energi yang membutuhkan pelurusan atom karbon, menjadikannya panas tinggi, dan kemudian melapisinya dengan bahan kimia untuk membantu resin menempel. Tetapi bagaimana serat dan kain itu menjadi pipa komposit ?
Sangat mudah untuk melihat penampang tubing komposit dan menganggapnya sebagai konstruksi satu bagian. Produk jadi tentu saja adalah bagian tunggal, tapi itu hanya karena proses resin dan curing mengikat semuanya. Bagian pipa itu tidak dimulai sebagai satu kesatuan. Dimulai dengan beberapa lapis serat atau kain yang dikombinasikan dengan resin untuk membuat tabung jadi.
Ada empat proses utama untuk membuat tabung komposit. Ini adalah:
1. PEMBUNGKUSAN ROL
Roll wrapping biasanya dilakukan dengan produk prepreg untuk memastikan konsistensi. Prepreg adalah produk komposit yang terdiri dari kain atau serat yang sudah diresapi dengan resin epoksi yang diperlukan untuk menyatukan semuanya.
Bahan prepreg dipotong menjadi lapisan-lapisan dengan orientasi serat yang berbeda. Lapisan-lapisan itu kemudian digulung ke batang silinder yang dikenal sebagai mandrel. Mandrel dan prepreg kemudian dibungkus dengan film plastik untuk mengandung resin epoksi dan mengompres lapisan selama proses curing. Setelah proses curing selesai, mandrel dikeluarkan dari bagian tengah tubed selesai.
Gulungan pembungkus menghasilkan konsistensi maksimum di kedua serat karbon dan tabung fiberglass. Proses ini juga memberikan lebih banyak penyesuaian dalam hal konfigurasi serat / mandrel dan jumlah produksi. Gulungan pembungkus adalah proses yang disukai untuk menghasilkan putaran kecil.
2. PEMUTARAN FILAMEN
Proses penggulungan filamen dimulai dengan derek komposit baik dari serat karbon, fiberglass, atau hibrida serat karbon-fiberglass. Derek dimuat ke beberapa gulungan di belakang mesin berliku. Di bagian depan adalah mandrel panjang yang berfungsi sebagai bentuk tubing.
Untuk membuat tubing, gerbong bergerak naik dan turun sepanjang mesin saat mandrel berputar. Derek diterapkan pada mandrel dalam pola spiral seperti garis pada tongkat permen. Sudut spiral dapat disesuaikan serta berapa banyak spiral yang diperlukan untuk membuat lapisan. Setelah sepenuhnya terbentuk, tabung disembuhkan sebelum dipisahkan dari mandrel.
Gulungan filamen lebih otomatis daripada pembungkus gulungan, dan karena itu cara yang lebih hemat untuk menghasilkan tabung komposit volume besar dalam waktu singkat. Kustomisasi seringkali lebih mudah dengan pembungkus gulungan karena serat dan resin dapat dicampur dan dicocokkan di mesin penggulung bukannya selama proses prepregging.
3. PULTRUSION
Proses pultrusion mendapatkan namanya dari kombinasi prinsip menarik dan ekstrusi. Di mana ekstrusi memaksa material melalui die dengan mendorongnya, pultrusion melakukan hal yang sama dengan menarik material melalui die. Tabung pultruded dibuat dengan menarik serat karbon atau serat kaca melalui dudukan yang dipanaskan karena diresapi dengan resin epoksi. Bahan ditarik ke atas mandrel yang memastikan memegang bentuknya selama proses curing.
Keuntungan dari proses ini adalah menghasilkan tubing yang searah dan panjang searah yang dapat dipotong sesuai ukuran setelah proses curing. Karena pultrusion sangat otomatis, ini merupakan proses produksi yang jauh lebih hemat daripada pembungkus gulungan atau penggulung filamen. Pultrusion membuatnya mudah untuk menghasilkan tubing dalam berbagai panjang dan ketebalan hanya dengan mengubah mandrel dan mati.
Kelemahan dari pultrusion adalah bahwa semua serat berorientasi sepanjang sumbu tabung. Memiliki semua serat dalam satu arah berarti tabung memiliki tegangan yang sangat baik tetapi dapat dengan mudah terbelah dalam kompresi atau torsi. Pencarian untuk proses otomatis yang dapat menghasilkan tabung seimbang membawa kita pada pullbraiding.
4. PENARIKAN
Pullbraiding adalah perpanjangan pultrusion. Proses ini pada dasarnya sama dengan pultrusion dengan satu fitur tambahan: serat dikepang bersama saat ditarik melalui die yang dipanaskan dan ke mandrel. Lapisan sudut yang berbeda dapat dibuat dengan memvariasikan kepang, dan bahkan lapisan searah dapat dimasukkan.
Baik pultrusion dan pullbraiding menghasilkan produk jadi dengan kekakuan tinggi dan rasio kekuatan terhadap berat. Tetapi keuntungan utama dari proses pullbraiding adalah ia menciptakan tabung yang lebih seimbang yang bekerja di bawah berbagai macam beban. Ini juga menambahkan elemen keindahan estetika karena kepang lebih sesuai dengan tampilan tradisional "serat karbon". Dan karena proses ini sangat otomatis seperti pultrusion, tabung pullbraided seringkali lebih murah daripada produk yang dibungkus gulungan atau luka filamen.
