原材料 纏繞成型的原材料主要是纖維增強(qiáng)材料、樹(shù)脂和填料。
增強(qiáng)材料 纏繞成型用的增強(qiáng)材料主要是各種纖維紗,如無(wú)堿玻璃纖維紗、中堿玻璃纖維紗、碳纖維紗、高強(qiáng)玻璃纖維紗、芳綸纖維紗及表面氈等。
性能和價(jià)格 碳纖維、芳綸纖維以及高強(qiáng)度、高模量玻璃纖維,其性能優(yōu)異,強(qiáng)度大、剛性好,碳纖維和芳綸纖維的質(zhì)量小,但這些纖維價(jià)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(qiáng)材料的特性和降低成本,也可以采用兩種以上纖維進(jìn)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(shí)也能降低成本。滿足制品的性能要求 無(wú)堿纖維耐水性、電性能好,適用于電器、絕緣制品。中堿纖維價(jià)格比無(wú)堿纖維價(jià)格便宜30%以上,耐酸性能優(yōu)越,應(yīng)大力推廣。浸透性和粘接性 無(wú)論是碳纖維、芳綸纖維或玻璃纖維,用于纏繞成型時(shí),都應(yīng)進(jìn)行表面處理,保證與樹(shù)脂有較好的浸透性和粘接性。張力 無(wú)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(xué)腐蝕性及耐自然老化性主要取決于樹(shù)脂性能,同時(shí)對(duì)工藝性、力學(xué)性能也有很大影響。其基本要求如下。
適用期要長(zhǎng),為了保證能順利地完成纏繞過(guò)程,凝膠時(shí)間應(yīng)大于4h;樹(shù)脂膠液的流動(dòng)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(yīng)控制在0.35~1.0Pa•s;樹(shù)脂基體的斷裂伸長(zhǎng)率應(yīng)和增強(qiáng)材料相匹配,不能太?。?/font>樹(shù)脂膠液在纏繞過(guò)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(shù)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(shí),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(shù)脂之間的粘接強(qiáng)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(shè)計(jì)的基本要求
要有足夠的強(qiáng)度和剛度,能夠承受制品成型加工過(guò)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(yīng)力、二次加工時(shí)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(jiǎn)單,造價(jià)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(diǎn)金屬等,這類材料可用澆注法制成空心或?qū)嵭男灸?,制品纏繞成型后,從開(kāi)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(fù)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(shè)計(jì)成可拆式結(jié)構(gòu),制品固化后,從開(kāi)口處將芯模拆散取出,重復(fù)使用。鋼、鋁和夾層結(jié)構(gòu)芯模,可重復(fù)使用,適合于批量產(chǎn)品生產(chǎn)。石膏、木材材料來(lái)源廣,價(jià)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(shí)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(dāng)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(diǎn)為:制作簡(jiǎn)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(dá)1mm以內(nèi)。管道芯模 分為整體式和開(kāi)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(wú)縫鋼管加工制造。為了脫模方面,整體式芯模表面要經(jīng)過(guò)打磨、拋光,芯模沿長(zhǎng)度方向要大于1/1000錐度。直徑大于800mm的管芯模,采用開(kāi)縮式芯模,芯模殼體由經(jīng)過(guò)酸洗的優(yōu)質(zhì)鋼板卷成,表面經(jīng)過(guò)拋光、打磨,具有高精度和高光潔度。芯模中心軸,沿軸長(zhǎng)度方向,每隔一定距離有一組可伸縮式輻條機(jī)構(gòu)支撐的輪狀環(huán),用于支撐芯模外殼。脫模時(shí),通過(guò)液壓機(jī)械裝置,使芯模收縮,從固化制品中脫下來(lái)。再用時(shí),將芯模恢復(fù)到原始尺寸。為了提高生產(chǎn)效率,減少纏繞過(guò)程中裝、卸管芯模的時(shí)間,在纏管機(jī)上增設(shè)多軸裝置,它是一個(gè)圓盤(pán)回轉(zhuǎn)架,架上可同時(shí)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(jìn)行纏繞,在回轉(zhuǎn)架底座旁邊有一個(gè)液壓動(dòng)力升降機(jī),將纏好的管正確地放在脫模機(jī)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(yù)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(shí),必須要用致密材料做內(nèi)襯來(lái)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,密度盡量小;ii根據(jù)容器的使用條件,內(nèi)襯材料應(yīng)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(jià)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(guò)程中能夠起到芯模作用,成型后鋁內(nèi)襯不再?gòu)闹破分腥〕觥dX內(nèi)襯在纏繞和固化過(guò)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(diǎn)是焊接技術(shù)要求高、制造復(fù)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(fù)雜。塑料、橡膠內(nèi)襯 這類材料內(nèi)襯氣密性好,耐化學(xué)腐蝕,制造工藝簡(jiǎn)單,成本低,有彈性等。橡膠內(nèi)襯屬?gòu)椥圆牧?,無(wú)剛度,不能滿足纏繞成型過(guò)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(xué)腐蝕,制造簡(jiǎn)單,有一定的強(qiáng)度和剛性,可起到內(nèi)襯和芯模作用,成本低。其缺點(diǎn)是耐溫(高、低溫)性差,選用時(shí)必須考慮到制品固化溫度和塑料內(nèi)襯相適應(yīng)。
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