Material compuesto utilizado en tapones de puente compuestos y tapones Frac

La definición de compuesto es algo que está formado por más de un material. Para nuestros propósitos, compuesto se refiere a fibra de vidrio. Todos los tapones compuestos están hechos principalmente de material de fibra de vidrio, que es una combinación de fibras de vidrio y un material de resina. Las fibras de vidrio son muy delgadas, de 2 a 10 veces más pequeñas que un cabello humano, y son continuas y enrolladas/tejidas en la resina o cortadas y moldeadas en la resina. El material de resina es lo que une el vidrio y le permite tomar forma. Básicamente, las fibras de vidrio y la resina se combinan y luego se curan hasta formar un sólido. A partir de ahí, el sólido se mecaniza hasta darle una forma que pueda utilizarse. Existen varias formas de combinar la resina y el vidrio para conseguir el objetivo deseado. Algunas de las técnicas de fabricación de compuestos utilizadas en la construcción de tapones compuestos son compuestos de filamento enrollado, envoltura convoluta y transferencia de resina. Cada uno de estos tipos combina la resina y el vidrio para lograr diferentes propiedades.

Herida de filamento

Con el compuesto enrollado con filamentos, las fibras de vidrio continuas se pasan a través de una resina líquida para recubrirlas. Luego, las fibras se enrollan alrededor de un mandril de metal para crear un tubo de compuesto. Una vez que se logra el diámetro exterior (OD) deseado del compuesto, el tubo compuesto y el mandril metálico se retiran de la máquina bobinadora y se curan dentro de un horno para crear un compuesto sólido. Después del curado, se retira el mandril de metal y el tubo compuesto restante se puede mecanizar en diferentes componentes.

El compuesto enrollado con filamentos es muy bueno para componentes tubulares. Pueden ser altamente diseñados con tipos de vidrio específicos, tipos de resina y el patrón de viento de las fibras de vidrio. Estas variables se pueden modificar para lograr diferentes objetivos, incluido un mayor colapso, una mayor resistencia a la tracción, una clasificación de temperatura más alta, un fresado más fácil, etc. Todo esto beneficia la producción de tapones de fractura compuestos porque estamos operando dentro de un tubo y tenemos que fraguar dentro de un tubo. (caja).

Además, las máquinas de bobinado de filamentos pueden bobinar hasta 30' de tubos de compuesto, algunos de los cuales pueden bobinar 6 de estos tubos a la vez. Es fácil producir volúmenes de compuesto bobinado con filamentos con poca mano de obra. Esto se presta a producir volúmenes de producto a un costo menor.

Retorcer

Mientras que las máquinas de bobinado de filamentos utilizan fibras de vidrio largas y continuas para envolver el vidrio empapado en resina en tubos, el compuesto convoluto se fabrica utilizando una tela de vidrio tejida que ya está impregnada con resina. Esta tela "preimpregnada" se enrolla alrededor de un mandril para crear un tubo y luego se cura para endurecerse y formar el compuesto. La ventaja de utilizar una tela hecha de vidrio, en lugar de hilos continuos, es que se obtiene la resistencia del vidrio en dos direcciones. Esto añade resistencia adicional al compuesto para aplicaciones de tracción y compresión.

Transferencia de resina

Con el moldeo por transferencia, la tela de vidrio se apila o se le da una forma específica dentro de un molde. Luego, la tela se impregna con la resina mediante un proceso de transferencia. La resina se mantiene a una temperatura específica en un recipiente y la tela de vidrio se mantiene al vacío. Luego, la resina se libera en el entorno de vacío del vidrio, forzando a la resina a entrar en los huecos entre las fibras de vidrio dentro de la tela. Luego, el compuesto se cura y se mecaniza para crear la pieza final.

Compuesto moldeado

Los compuestos moldeados utilizan compuestos de moldeo a granel (BMC) para formar formas compuestas mediante moldeo por inyección o compresión. BMC es tela de vidrio o fibras picadas que se mezclan con una resina. Estos compuestos se colocan o inyectan en un molde y luego se termoendurecen o se curan bajo temperatura y presión. El beneficio del composite moldeado es la capacidad de generar rápidamente formas complejas en volúmenes.

Hay muchas formas de combinar la resina con el vidrio y estas son sólo algunas de las técnicas utilizadas en la producción de tapones de fractura compuestos. Lo importante es que el composite se puede fresar fácilmente en trozos pequeños. Además, la combinación de vidrio y resina da como resultado una gravedad específica de 1,8-1,9, creando piezas que se levantan fácilmente del pozo durante el proceso de molienda.

Material antideslizante

Al colocar un tapón compuesto, la herramienta se ancla en el pozo con juegos de “resbalones”. Básicamente se trata de un cono acoplado a una cuña. La cuña tendrá áreas afiladas y endurecidas que, cuando se fuerce el cono hacia arriba, “morderán” la carcasa, creando un ancla capaz de bloquear el tapón en su lugar y soportar fuerzas superiores a 200,000 libras. Para que la barbotina “muerda” la carcasa, las áreas o el material endurecido deben ser más duros que la propia carcasa, que suele ser ~30 HRC.

Slips de cuerpo compuesto con inserciones

La segunda configuración de cuña más utilizada es un cuerpo compuesto con botones endurecidos para proporcionar anclaje.

Botones Metálicos

Algunos enchufes tienen botones hechos de metal, ya sea completamente de hierro fundido o de metales en polvo. Los botones de polvo metálico se fabrican a partir de polvo metálico sinterizado para darle la forma necesaria del botón. Si bien parece que el polvo de metal sería más fácil de moler/moler, todo depende del polvo de metal, el tratamiento térmico y el proceso de fabricación.

Botones de cerámica

Algunos tapones compuestos utilizan una tira compuesta con botones cerámicos para proporcionar la mordida en la carcasa. Si bien el material cerámico es muy duro, también es muy quebradizo. Esto permite que los botones cerámicos se rompan mejor durante el fresado en comparación con un botón metálico. La cerámica tiene un SG entre 5 y 6, lo que la hace un poco más fácil de quitar durante el fresado que sus contrapartes de metal.

Millabilidad de deslizamiento

Se presta tanta atención a los tiempos de fresado de un tapón compuesto que a veces se puede olvidar el objetivo real de fresar los tapones. El objetivo final de la operación de molienda es quitar los tapones del pozo. Sí, es importante hacerlo rápido y que las piezas sean pequeñas. Sin embargo, si se rompe el tapón rápidamente e incluso se obtienen pequeños recortes, pero no se eliminan los escombros del pozo, no se habrá logrado el objetivo. Elegir un enchufe con botones o tiras metálicas hará que sea más difícil eliminar todos los residuos de los enchufes debido a la gravedad específica del material.

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