コンポジットブリッジプラグとFracプラグに使用される複合素材

複合材の定義は、複数の材料で構成されるものです。私たちの目的では、複合材とはグラスファイバーを指します。すべての複合プラグは主に、ガラス繊維と樹脂材料を組み合わせたグラスファイバー材料で構成されています。ガラス繊維は非常に細く、人間の髪の毛の 2 ～ 10 分の 1 であり、連続して樹脂に巻き付けたり織り込んだり、または切断して樹脂に成形したりします。樹脂素材はガラスを結合し、形を作るのに役立ちます。基本的にはガラス繊維と樹脂を組み合わせて硬化させて固体とします。そこから、固体は使用可能な形状に機械加工されます。目的の目的を達成するために樹脂とガラスを組み合わせる方法はいくつかあります。複合プラグの構築に使用される複合製造技術には、フィラメント巻き、回旋ラップ、および樹脂転写複合材料などがあります。これらのタイプはそれぞれ、樹脂とガラスを組み合わせて、異なる特性を実現します。

フィラメントの傷

フィラメント巻き複合材では、連続したガラス繊維を液体樹脂を通して引き出してコーティングします。次に、繊維を金属マンドレルに巻き付けて複合材料のチューブを作成します。複合材の所望の外径 (OD) が達成されたら、複合材チューブと金属マンドレルを巻線機から取り外し、オーブン内で硬化させて固体複合材を作成します。硬化後、金属マンドレルが取り外され、残った複合チューブをさまざまなコンポーネントに機械加工できます。

フィラメント巻き複合材は管状コンポーネントに非常に適しています。特定のガラスの種類、樹脂の種類、ガラス繊維の巻きパターンを使用して高度に設計できます。これらの変数は、より高い崩壊、より高い引張、より高い温度定格、より容易なフライス加工などを含むさまざまな目標を達成するために変更できます。チューブ内で作業し、チューブ内で設定する必要があるため、これらすべてが複合フラクショナルプラグの製造に利益をもたらします。 (ケーシング)。

また、フィラメントワインディングマシンは最大 30 フィートの複合チューブを巻き取ることができ、中には一度に 6 本のチューブを巻き取ることができるものもあります。少ない労力で大量のフィラメント巻き複合材を簡単に製造できます。これは、より低コストで大量の製品を生産するのに役立ちます。

コンボリュート

フィラメントワインドマシンは、長い連続ガラス繊維を使用して樹脂を浸したガラスをチューブに巻き付けますが、複雑な複合材料は、すでに樹脂が含浸されているガラス織布を使用して作られます。この「プリプレグ」布をマンドレルに巻き付けてチューブを作成し、硬化して複合材料を形成します。連続ストランドではなくガラス製の生地を使用する利点は、ガラスの強度が 2 方向に得られることです。これにより、引張および圧縮用途向けに複合材料の強度がさらに高まります。

樹脂転写

トランスファー成形では、ガラス生地を積層するか、金型内で特定の形状に成形します。次に、転写プロセスを通じて布地に樹脂を含浸させます。樹脂は容器内で特定の温度に保持され、ガラス布は真空内に保持されます。次に、樹脂がガラスの真空環境に放出され、布地内のガラス繊維間の空隙に樹脂が押し込まれます。次に、複合材料を硬化および機械加工して、最終部品を作成します。

複合成形品

複合成形品では、バルク成形コンパウンド (BMC) を利用して、射出成形または圧縮成形のいずれかを使用して複合形状を形成します。 BMC はガラス繊維またはチョップドファイバーを樹脂と混合したものです。これらの化合物は、金型に配置または射出されてから、温度と圧力下で熱硬化または硬化されます。成形複合材の利点は、大量の複雑な形状を迅速に生成できることです。

樹脂とガラスを組み合わせる方法は数多くありますが、これらは複合フラクプラグの製造に使用される技術のほんの一部です。重要なことは、複合材料が簡単に小さな断片に粉砕できるということです。また、ガラスと樹脂を組み合わせると、比重が 1.8 ～ 1.9 になり、粉砕プロセス中にウェルから簡単に持ち上げられます。

スリップ材

複合プラグをセットするとき、ツールは一連の「スリップ」でウェルに固定されます。基本的に、コーンとウェッジがペアになっています。ウェッジには鋭利な硬化領域があり、押し上げるとコーンがケーシングに「食い込み」、プラグを所定の位置にロックし、200,000 ポンドを超える力に耐えることができるアンカーを形成します。スリップがケーシングに「食い込む」ためには、硬化領域または材料がケーシング自体よりも硬くなければならず、通常は約 30 HRC です。

インサート付き複合ボディスリップ

スリップの 2 番目に広く使用されている構成は、固定を提供する硬化ボタンを備えた複合体です。

金属ボタン

一部のプラグには、全鋳鉄または粉末金属のいずれかで金属製のボタンが付いています。粉末金属ボタンは、金属粉末を焼結してボタンに必要な形状に加工して作られます。粉末金属は粉砕/粉砕が簡単に思えますが、すべては金属粉末、熱処理、製造プロセスによって異なります。

セラミックボタン

一部の複合プラグは、セラミックボタンを備えた複合スリップを利用して、ケーシングへの食い込みを提供します。セラミック材料は非常に硬い一方で、非常にもろいものでもあります。これにより、金属製のボタンと比較して、セラミック製のボタンはフライス加工中によりよく破壊されます。セラミックの SG は 5 ～ 6 であり、金属の対応物よりもフライス加工中に除去しやすくなっています。

スリップミラビリティ

複合プラグのフライス加工時間に重点が置かれるあまり、プラグをフライス加工するという実際の目的が忘れられることがあります。ミルアップ操作の最終目標は、ウェルからプラグを除去することです。はい、迅速に完了し、ピースを小さくすることが重要です。ただし、プラグをすぐに引き裂いて小さな切りくずが出ても、井戸から破片を取り除かなかった場合、目的は達成されていません。金属製のスリップまたはボタンが付いたプラグを選択すると、材料の比重のため、プラグからすべての破片を取り除くのが難しくなります。

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