原材料 纏繞成型的原材料主要是纖維增強材料、樹脂和填料。
增強材料 纏繞成型用的增強材料主要是各種纖維紗,如無堿玻璃纖維紗、中堿玻璃纖維紗、碳纖維紗、高強玻璃纖維紗、芳綸纖維紗及表面氈等。
性能和價格 碳纖維、芳綸纖維以及高強度、高模量玻璃纖維,其性能優(yōu)異,強度大、剛性好,碳纖維和芳綸纖維的質(zhì)量小,但這些纖維價格貴,常用于航空、航天及體育用品等方面。一般民用產(chǎn)品則多采用普通玻璃纖維。為了充分發(fā)揮不同增強材料的特性和降低成本,也可以采用兩種以上纖維進行纏繞。如螺旋纏繞采用碳纖維,環(huán)向纏繞采用玻璃纖維,這樣可以提高纏繞制品的縱向剛度,同時也能降低成本。滿足制品的性能要求 無堿纖維耐水性、電性能好,適用于電器、絕緣制品。中堿纖維價格比無堿纖維價格便宜30%以上,耐酸性能優(yōu)越,應大力推廣。浸透性和粘接性 無論是碳纖維、芳綸纖維或玻璃纖維,用于纏繞成型時,都應進行表面處理,保證與樹脂有較好的浸透性和粘接性。張力 無捻粗紗各股紗的張力均勻,不起毛,不斷頭,成帶性好。
纏繞制品的耐熱性、耐化學腐蝕性及耐自然老化性主要取決于樹脂性能,同時對工藝性、力學性能也有很大影響。其基本要求如下。
適用期要長,為了保證能順利地完成纏繞過程,凝膠時間應大于4h;樹脂膠液的流動性是保證纖維被浸透、含較量均勻和紗片中氣泡被排出的必要條件,纏繞成型膠液的黏度應控制在0.35~1.0Pa•s;樹脂基體的斷裂伸長率應和增強材料相匹配,不能太??;樹脂膠液在纏繞過程中毒性要小,固化后的收縮率要低。
填料 種類很多,加入后能改善樹脂基體的某些功能,如提高耐磨性、增加阻燃性和降低成本等。在膠液中加入空心玻璃微珠,可提高制品的剛性、減小密度和降低成本等。在生產(chǎn)大口徑地埋管道時,常加入30%的石英砂,借以提高產(chǎn)品的剛性和降低成本。為了提高填料和樹脂之間的粘接強度,填料要保證清潔和表面活性處理。
芯模 成型中空制品的內(nèi)膜稱芯模。一般情況下,制品固化后,芯模要從制品內(nèi)脫出。
芯模設計的基本要求
要有足夠的強度和剛度,能夠承受制品成型加工過程中施加于芯模的各種載荷,如自重、制品重、纏繞張力、固化應力、二次加工時的切削力等。能滿足制品形狀和尺寸精度要求,如形狀尺寸橢圓度、錐度(脫模)、表面光潔度和平整度等。保證產(chǎn)品固化后能順利從制品中脫出。制造簡單,造價便宜,取材方便。芯模材料 纏繞成型芯模材料分兩類:熔、溶性材料;組裝式材料。熔、溶性芯模材料 石蠟、水溶性聚乙烯醇型砂、低熔點金屬等,這類材料可用澆注法制成空心或?qū)嵭男灸#破防p繞成型后,從開口處通入熱水或高壓蒸汽,使其溶、熔 ,從制品中流出,流出的溶(熔)體,冷卻后可重復使用。組裝式芯模材料和內(nèi)襯材料 組裝式芯模材料常用的有鋁、鋼、夾層結(jié)構(gòu)、木材及石膏等。金屬芯模一般設計成可拆式結(jié)構(gòu),制品固化后,從開口處將芯模拆散取出,重復使用。鋼、鋁和夾層結(jié)構(gòu)芯模,可重復使用,適合于批量產(chǎn)品生產(chǎn)。石膏、木材材料來源廣,價格低,制造和脫模比較方便。石膏芯模是一次性使用,不能回收。小型產(chǎn)品可用實心芯模,大型制品則與木材等組裝成空心芯模。內(nèi)襯材料是制品中的組成部分,固化后不從制品中取出,內(nèi)襯材料的作用主要是防腐和密封,當然也可以起到芯模作用,屬于這類材料的有橡膠、塑料、不銹鋼和鋁合金等。
芯模結(jié)構(gòu)形成
石膏隔板式組合結(jié)構(gòu)芯模 石膏芯模是一次性使用品,它由金屬芯軸、石膏封頭、這種芯模的特點為:制作簡單,成本低,拆除方便,這種芯模最適用于精度要求高的大、中型單件或少件制品,其尺寸精度可達1mm以內(nèi)。管道芯模 分為整體式和開縮式兩種,整體式芯模適用于直徑小于800mm的玻璃鋼管生產(chǎn),整體式芯模是用鋼板卷焊而成,也可以用無縫鋼管加工制造。為了脫模方面,整體式芯模表面要經(jīng)過打磨、拋光,芯模沿長度方向要大于1/1000錐度。直徑大于800mm的管芯模,采用開縮式芯模,芯模殼體由經(jīng)過酸洗的優(yōu)質(zhì)鋼板卷成,表面經(jīng)過拋光、打磨,具有高精度和高光潔度。芯模中心軸,沿軸長度方向,每隔一定距離有一組可伸縮式輻條機構(gòu)支撐的輪狀環(huán),用于支撐芯模外殼。脫模時,通過液壓機械裝置,使芯模收縮,從固化制品中脫下來。再用時,將芯模恢復到原始尺寸。為了提高生產(chǎn)效率,減少纏繞過程中裝、卸管芯模的時間,在纏管機上增設多軸裝置,它是一個圓盤回轉(zhuǎn)架,架上可同時裝3~6根相同或不同直徑的芯模。回轉(zhuǎn)架使每根芯模依次置于纏繞工位進行纏繞,在回轉(zhuǎn)架底座旁邊有一個液壓動力升降機,將纏好的管正確地放在脫模機上脫模。這種裝置鞥提高生產(chǎn)率3~6倍。貯罐芯模 一般由封頭和罐身組成??煞謩e制成封頭和罐身構(gòu)件,然后在膠黏成整體。通常罐身用纏繞成型,封頭用手糊或噴射成型。也可以將預制的封頭和罐身粘成芯模,然后再整體纏繞。內(nèi)襯 纏繞制品氣密性差,因此在生產(chǎn)高壓器或航空氧氣瓶時,必須要用致密材料做內(nèi)襯來保證。內(nèi)襯材料的要求 i內(nèi)襯材料的致密性要高,不透水,不透氣,密度盡量??;ii根據(jù)容器的使用條件,內(nèi)襯材料應具有防腐蝕或耐高溫低溫性能等;iii與纏繞結(jié)構(gòu)層有相同的斷裂延伸率和膨脹系數(shù),能共同承受載荷;iv能與纏繞結(jié)構(gòu)層牢固地粘接在一起,耐疲勞、不分層;v材料易獲得,價格便宜。
目前用作內(nèi)襯的材料有鋁、不銹鋼、橡膠和塑料等。
鋁、不銹鋼內(nèi)襯 鋁內(nèi)襯氣密性高,纏繞過程中能夠起到芯模作用,成型后鋁內(nèi)襯不再從制品中取出。鋁內(nèi)襯在纏繞和固化過程中變形小,與纏繞玻璃鋼的結(jié)構(gòu)層相容性好,已成功用于各種高壓氣瓶的生產(chǎn),能保證制品耐疲勞壽命1800次以上。鋁內(nèi)襯的缺點是焊接技術(shù)要求高、制造復雜、不耐腐蝕等,不銹鋼內(nèi)襯耐腐蝕,但密度大,兩種金屬內(nèi)襯制造都比較復雜。塑料、橡膠內(nèi)襯 這類材料內(nèi)襯氣密性好,耐化學腐蝕,制造工藝簡單,成本低,有彈性等。橡膠內(nèi)襯屬彈性材料,無剛度,不能滿足纏繞成型過程中的芯模承載作用,必須加支撐結(jié)構(gòu)。塑料內(nèi)襯材料有尼龍6、ABS、聚氯乙烯、聚乙烯等,這類材料氣密性好,耐化學腐蝕,制造簡單,有一定的強度和剛性,可起到內(nèi)襯和芯模作用,成本低。其缺點是耐溫(高、低溫)性差,選用時必須考慮到制品固化溫度和塑料內(nèi)襯相適應。
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