玻璃钢化工设备-喷射缠绕成型工艺
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缠绕成型设备缠绕机纤维缠绕机是纤维缠绕技术的主要设备,纤维缠绕制品的设计意图和性能要通过缠绕机来实现。
按控制形式缠绕机可分为机械式缠绕机、数字控制缠绕机、微机控制缠绕机及计算机数控缠绕机,这实际上也是缠绕机发展的四个阶段。
目前最常用的主要是机械式和计算机数控缠绕机。
纤维缠绕机是纤维缠绕工艺的主要设备(图2-1),通常由机身、传动系统和控制系统等几部分组成。
辅助设备包括浸胶装置、张力测控系统、纱架、芯模加热器、预浸纱加热器及固化设备等。
缠绕机工作时,丝嘴要与芯模表面产生相对位移才能使纤维缠绕在芯模表面,如果仅夹持芯模的主轴转动,纤维只能在芯模表面缠绕一个环形轨迹。
这时缠绕机只有一个自由度或单轴,只有在主轴转动的同时小车沿轴向移动,才能实现最基本的缠绕线型,此时缠绕机具有两个自由度,称之为两轴缠绕机。
纤维每一个可移动的方向就是一个自由度或一个轴,自由度越多可实现的缠绕方式就越复杂。
机械式缠绕机一般只能实现两自由度运动,增加自由度将使设备复杂化,微机控制缠绕机出现后,使实现多自由度运动变得更简单。
目前有资料报道己研制出十几个自由度的微机控制缠绕机,但从使用角度看只具有理论意义。
国际市场商品化的缠绕机达到了六轴(图2-2)。
通常有如下划分:1.主轴(X),使芯模作回转运动2.小车水平轴(y),使丝嘴沿芯模轴向作往复运动3.小车伸臂轴(Z),使丝嘴沿芯模的径向运动4.丝咀翻转轴(U),使丝嘴绕伸臂轴转动5.降轴(V),使丝嘴作垂直于伸臂轴和主轴方向的运动6.扭转轴(W),使丝嘴绕升降轴转动。
第一节缠绕机的类型一、机械式缠绕机对子部分形状比较简单的制品来讲,机械式缠绕机具有结构简单、传动可靠、维修方便、容易制造及投资较少等优点,目前乃至将来仍然会有大量应用。
根据芯模和纤维供给机构(绕丝嘴)的运动形式和结构特点,机械式缠绕机的类型可分为:(一)小车环链式缠绕机小车环链式缠绕机(图2-3)的芯模水平放置,以环链、丝杆带动小车运动,缠绕时芯模绕自身轴匀速转动,小车在平行子芯模轴线方向往复运动,形成螺旋缠绕,调整相对运动的速度可以改变螺旋角,一般为12°~70°。
玻璃钢制作工艺简介玻璃钢制品是由树脂、增加材料和多种关心成分合理组合而成,制造工艺种类繁多。
1FRP 制品成型工艺FRP 的制品往往是材料制造和产品成型同时完成。
成型工艺有手糊、RTM、SMC、缠绕、热塑性塑料〔GF/PP〕注射模塑及GMT 冲压成型等。
1.1手糊成型工艺手糊成型工艺是一种简洁成熟的成型工艺,其典型工艺过程是:在涂有脱模剂的模具上,将加有固化剂的树脂混合料和玻璃纤维织物手工逐层铺放,浸胶并排解气泡,层合至确定厚度,然后固化形成制件。
手糊成型技术的优点是:无需专用设备,投资少;不受制品外形和尺寸的限制,特别适于数量少、整体式及构造简单的大型制品的制作;可以依据设计要求合理利用增加材料,能任凭局部增加,做到以最低本钱实现设计要求,而且当设计不合理时能便利地进展修改;操作便利,简洁把握,便于推广。
手糊工艺的缺点是:制品质量不易把握,人为因素大;制品的强度和尺寸精度较低;劳动条件差,生产效率低。
1.2喷射成型工艺喷射成型工艺是手糊成型的改进,属于半机械化成型工艺。
它是将混有引发剂和促进剂的两种聚酯树脂分别从喷枪两侧喷出,同时将切断的玻纤粗纱由喷枪中心喷出,使其与树脂均匀混合,沉积到模具上;当沉积到肯定厚度时,用辊轮压实,使纤维浸透树脂,排解气泡,固化后成制品。
喷射成型的优点是:用玻纤粗纱代替织物,可降低材料本钱;生产效率比手糊的高2~4倍;产品整体性好,无接缝,层间剪切强度高,树脂含量高,耐腐蚀、耐渗漏性好;产品尺寸、外形不受限制。
喷射成型的缺点是:树脂含量高,制品强度低;产品只能做到单面光滑;污染环境,有害工人安康。
1.3SMC 及BMC 成型工艺片状模塑料〔Sheet Molding Comp,SMC〕和团状模塑料〔Bulk Molding Compoun,BMC〕是由树脂糊浸渍纤维或短切纤维毡,两边掩盖聚乙烯薄膜而制成的一类片状模压料,属于预浸毡料范围。
使用时,将两面的薄膜撕去,按制品的尺寸裁剪、叠层,放入金属模具中加温加压,即得所需要的制品。
可编辑修改精选全文完整版玻璃钢缠绕工艺一.原材料准备1.增强材料(包括玻璃纤维.毡.玻璃布等)检测指标:纤维类型、线密度、浸润剂类型、有无加捻等指标.必要时需按照相关标准复测其强度、密度、含油率、含水量等指标.纤维在使用前需进行烘干处理,根据纱团大小一般在60℃-80℃的烘箱内干燥24-48小时.2.树脂基体:环氧树脂在使用前应检查树脂种类、牌号、生产厂家等是否与工艺指导文件规定的一致,通常的检测指标主要有环氧值、羟值、氯含量、粘度等二.胶液配制根据工艺要求首先选用合适量程的称量工具进行各组分的称量,按照配方要求向树脂基体中加入溶剂、固化剂、促进剂等其他辅助材料,经人工或搅拌器充分搅拌均匀后方可使用,不同树脂体系使用周期有所不同,一次配制的胶液数量不能过多,以免造成浪费.三.设备检查调试和程序输入1.设备检查对缠绕机进行空转,检查机械系统(缠绕机架、电机、传动系统等) 控制系统辅助系统(纱架、胶槽、加热器等)张力系统(传感器、控制器、测控系统)的运转情况,如发现异常情况应停止使用,并及时修理。
2.缠绕线形设计与调试安装缠绕芯模,并将有关设计参数输入缠绕机,通过专用的缠绕软件来进行线型设计,进行预定线型缠绕,保证不出现纱片离缝滑线等现象。
3.辅助设备安装调试对纱架、胶槽、绕丝嘴、加热器等辅助设备进行检查,确保运转正常,过纱路径光滑,不影响缠绕制品的质量。
四.芯模的处理和安装1.缠绕前先要清除芯模表面的油污等,然后用丙酮或乙酸乙酯清洗干净,如有铁锈用砂纸打光后在清洗。
2.在清洗干净的芯模表面涂敷脱模剂,初次使用的模具应反复涂敷多次并加热备用。
五.缠绕成型将胶液倒入胶槽中,使纤维经过浸胶槽和挤胶辊,然后将已浸胶的纤维分成若干组,通过分纱装置后集束,引入绕丝嘴。
按照设计要求进行设定线型的缠绕,并随时调节浸胶装置,控制纤维带胶量,缠绕时随时将产品表面多余的胶液刮掉,并观察排纱状况,如有纱片滑移、重叠或出现缝隙等情况,应及时停车。
玻璃钢缠绕成型工艺简介
玻璃钢缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维(或布带、预浸纱)按照一定规律缠绕到芯模上,然后经固化、脱模,获得制品。
玻璃钢缠绕成型工艺简介
玻璃钢缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维(或布带、预浸纱)按照一定规律缠绕到芯模上,然后经固化、脱模,获得制品。
根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同,分为干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种。
三种缠绕方法中,以湿法缠绕应用最为普遍;干法缠绕仅用于高性能、高精度的尖端技术领域。
玻璃钢缠绕成型的优点:
① 能够按产品的受力状况设计缠绕规律,使能充分发挥纤维的强度;
② 比强度高:一般来讲,纤维缠绕压力容器与同体积、同压力的钢质容器相
比,重量可减轻40~60%;
③ 可靠性高:纤维缠绕制品易实现机械化和自动化生产,工艺条件确定后,
缠出来的产品质量稳定,精确;
④ 生产效率高:采用机械化或自动化生产,需要操作工人少,缠绕速度快
(240m/min),故劳动生产率高;
⑤ 成本低:在同一产品上,可合理配选若干种材料(包括树脂、纤维和内衬),
使其再复合,达到最佳的技术经济效果。
玻璃钢缠绕成型的缺点:
① 缠绕成型适应性小,不能缠绕任意结构形式的制品,特别是表面有凹处的制品,因为缠绕时,纤维不能紧贴芯模表面而架空;
②缠绕成型需要有缠绕机,芯模,固化加热炉,脱模机及熟练的技术工人,需要的投资大,技术要求高,因此,只有大批量生产时才
能降低成本,才能获得较大的技术经济效益。
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玻璃钢缠绕成型工艺原材料常用的纤维包括玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维等,树脂主要有不饱和聚酷树脂、乙烯基醋、环氧树脂和酚醛树脂等。
随着工艺技术及设备的进步,纤维缠绕并不拘泥于这些传统的连续纤维及低粘度树脂体系,越来越多的树脂体系和增强材料被应用于制备纤维缠绕复合材料。
这些新材料体系的出现不但丰富了纤维缠绕工艺用原材料的选择范围,同时也大大拓宽了纤维缠绕复合材料的应用领域。
第一节增强材料增强材料是复合材料的关键组分之一,它起着提高强度、改善性能的作用。
适合纤维缠绕工艺的增强纤维的品种很多,其中既包括己广泛应用的玻璃纤维,也包括碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等各种新型的高性能纤维。
选用增强纤维时除了考虑成本、强度、模量等因素外,还应作电性能、化学稳定性、损伤容限等方面的考虑。
一、玻璃纤维玻璃纤维具有不燃、耐高温、电绝缘性能好、拉伸强度高、化学稳定性好等优异性能,是最早用于制备树脂基复合材料(俗称玻璃钢)的低成本增强纤维,也是现代复合材料最常用的增强材料之一。
玻璃纤维由熔融的玻璃液以极快的速度拉成细丝而成,主要有增锅法和池窑法两种制造方法。
常用的玻璃纤维的特性及用途见表4-1。
表4-1各种玻璃纤维的特性及用途虽然玻璃纤维的比强度很高,但是比模量只是中等,而且使用温度不高,因此它不是高性能增强材料。
但基于以下原因,玻璃纤维仍然是现代复合材料的一种非常重要的增强材料。
①玻璃纤维迄今仍是最主要的复合材料增强体(在90%以上)。
②玻璃纤维的生产工艺(主要是熔融纺丝)具有典型性,并为若干高级纤维的生产所借鉴或袭用。
③高级复合材料的重要分支一一混杂纤维复合材料,往往是玻璃纤维与其他高级纤维(如碳纤维和芳纶纤维)混合使用,因此,玻璃纤维也是高级复合材料的一种重要的原材料。
④有些高级复合材料,如导弹大面积防热材料是用玻璃纤维的品种之一(高硅氧纤维)增强酚醛树脂制作的。
二、碳纤维碳纤维具有高比强度,高比模量,耐高温,耐疲劳,抗蠕变,导电、传热和热胀系数小等一系列优异性能芳既可在结构中承载负荷,又可作为功能材料发挥作用。
玻璃钢缠绕机操作规程一、概述(一)、该机主要用于玻璃钢及对称回转体玻璃钢制品结构层制作。
缠绕机有各种类型的缠绕机,但其原理是相同的,其主体结构形式有:缠绕机轨道、往复运动的缠绕小车、寖胶槽、纱架、缠绕机驱动床头、床尾及计算机控制系统对于夹砂缠绕机和夹砂装置。
本说明书适用于DN200-1600,2000,2600,3000,4000*12000计算机控制的(夹砂)缠绕玻璃钢管道缠绕机。
为了是用户正确使用该套设备及方便以后日常维护特编制该套说明书。
(二)、用途和特点1、用途本机为(夹砂)缠绕玻璃钢管道生产线最主要的专用设备,主要用于玻璃钢管道结构层缠绕、夹砂制作。
1、特点1)本机主轴旋转、缠绕小车移动由计算机控制,按一定数学模型在缠绕机轨道上作与主轴连动的往复运动,控制方式由手动、自动、半自动。
2)本机在缠绕小车、夹砂小车上配置一到两套输胶系统和淋胶头、气动压辊、寖胶槽、夹砂装置、缠聚脂薄膜架、电控系统等输助装置,操作人员在缠绕小车上通过电控系统可控制整个结构层缠绕及夹砂工作。
3)本机缠绕小车、夹砂小车传动采用齿条传动,提高传动精度、运行平稳性。
4)本机夹砂方式采用一次多层予混,夹砂厚度一次可达20MM,夹砂层的含胶量由计算机控制。
5)缠绕抽纱速度最高位130M/min6)伺服系统采用德国西门子公司原装产品增加设备运行可靠性。
(三)、主要结构原理概述本机由缠绕机轨道、缠绕小车、寖胶槽、夹砂小车、夹砂装置、气动压辊、纱架、输胶系统及淋胶头、电缆架、控制系统、缠绕机驱动床头、床尾、接胶槽组成。
制管用的管芯模在缠绕机驱动床头带动下旋转,安装在缠绕机轨道上的缠绕小车沿着管芯模轴向一定数学模型与主轴连锁的往返运动,通过寖胶槽予寖树脂的玻璃纤维缠到管芯模上,夹砂装置按一定厚度,一定的含胶量将石英砂通过兜砂布夹倒管芯摸上,气动压辊作用赶压夹砂层内气泡和压实夹砂层,从而完成结构层缠绕、夹砂工作。
二、常用技术参数及性能功能:适用于DN200-2600*12000(MM)夹砂管道制作。
玻璃钢化工设备
喷射缠绕成型工艺
玻璃钢化工设备成型工艺目前可简述为喷射缠绕成型,“喷衬工艺”为使用喷枪喷射技术制作玻璃钢化工设备内衬成型的工艺。
“衬”为玻璃钢化工设备的内衬,内衬层结构上分为内衬层和过渡层,主要作用为防腐防渗。
玻璃钢化工设备结构由防腐防渗内衬层、增强结构层、外表抗老化层组成。
确保不仅良好的耐介质腐蚀性,又具有足够的物理机械性能,满足不同的介质工况需求。
采用无碱玻璃纤维高张力、多层次、多角度、加强型缠绕,满足有机、无机溶剂及具有化学、电化学腐蚀性介质的储存、中转和生产等需要,满足非电解质流体的中转、输送、消除静电的需要,满足各式支承剪切及掩埋与荷载的力学要求。
玻璃钢的可塑性强、设计灵活性大、化工设备容器壁物理结构性能优异。
成熟的纤维缠绕玻璃钢可以通过改变树脂体系或增强材料来调整容器、塔器等的物理化学性能,以适应不同介质工况条件的需要。
通过调整结构层厚度、缠绕角和壁厚结构的设计来调整设备本体的承载能力,适应不同压力等级、容积大小,以及某些特殊性能的玻璃钢容器、塔器的需要,是其它同性的金属材料无法比拟。
玻璃钢制品耐腐蚀、防渗漏、耐候性好、使用寿命长。
玻璃钢具有优越的耐腐蚀性能,在贮存各种腐蚀性介质时,玻璃钢显示出其他材料所不及的优越性,可以储存各种不同的酸、碱、盐和有机溶剂,由此可见玻璃钢的应用十分普遍,但是玻璃钢产品的质量却是取决于原材料、施工工艺等几方面因素。
玻璃钢喷衬工艺作为目前国内成熟
的机械化生产工艺,具有空前的优势。
喷衬工艺的优点:
1、生产效率比手糊的高4-8倍。
2、产品整体性好,无接缝,层间剪切强度高,树脂含量高,抗腐
蚀、耐渗漏性好。
3、可减少飞边,裁布屑及剩余胶液的消耗。
4、产品尺寸、形状不受限制。
5、喷射机能使催化剂和树脂于喷射前在液压下在喷管内混合均匀,
故喷射时无压缩空气漏出,喷射时空气污染少。
生产准备:
1、材料准备:原材料主要为树脂和无碱玻璃纤维。
2、模具准备:准备工作包括清理、组装及涂脱模剂等。
3、喷射成型设备:喷射成型机分压力罐式、泵供式和综合式三种:
泵式供胶喷射成型机,是将树脂引发剂和促进剂分别由泵输送到静态混合器中,充分混合后再由喷枪喷出,称为枪内混合型。
其组成部分为气动控制系统、树脂泵、助剂泵、混合器、喷枪、纤维切割喷射器等。
树脂泵和助剂泵由摇臂刚性连接,调节助剂泵在摇臂上的位置,可保证配料比例。
在空压机作用下,树脂和助剂在混合器内均匀混合,经喷枪形成雾滴,与切断的纤维连续地喷射到模具表面。
这种喷射机只有一个胶液喷枪,结构简单,重量轻,引发剂浪费少,但因系内混合,使完后要立即清洗,以防止喷射堵塞。
压力罐式供胶喷射机是将树脂胶液分别装在压力罐中,靠进入罐中的气体压力,使胶液进入喷枪连续喷出。
它是由两个树脂罐、管道、阀门、喷枪、纤维切割喷射器、小车及支架组成。
工作时,接通压缩空气气源,使压缩空气经过气水分离器进入树脂罐、玻纤切割器和喷枪,使树脂和玻璃纤维连续不断的由喷枪喷出,树脂雾化,玻纤分散,混合均匀后沉落到模具上。
这种喷射机是树脂在喷枪外混合,故不易堵塞喷枪嘴。
综合式喷射成型器综合了以上两种成型机的优点使设备优势进一步扩大,采用了温度可控的树脂、催化剂混合容器,操作简单混合均匀。
混合后的树脂、固化剂由泵从相应的容器中吸出、玻纤经玻纤切割器切割经喷射器连续喷出,树脂和固化剂被雾化、玻纤分散混合均匀后沉落到模具上,这种成型机减少了引发剂和催化剂的挥发减少了空气污染有效的降低对人体的危害,并且独立混合的方式有效的解决了枪管堵塞的问题。
喷射成型工艺控制
一、喷射工艺参数选择:
1、树脂含量喷射成型的制品中,树脂含量控制在90%左右。
2、喷雾压力当树脂粘度为0.2Pa•s,树脂罐压力为0.05~
0.15MPa时,雾化压力为0.3~0.55MPa,方能保证组分混合均
匀。
3、喷枪夹角不同夹角喷出来的树脂混合交距不同,一般选用20°
夹角,喷枪与模具的距离为350~400mm。
改变距离,要高速
喷枪夹角,保证各组分在靠近模具表面处交集混合,防止胶液
飞失。
二、喷射成型:
①环境温度或树脂温度应控制在(25±5)℃,过高,易引起喷枪
堵塞;过低,混合不均匀,固化慢。
②喷射机系统内不允许有水分存在,否则会影响产品质量。
③成型前,模具上先喷一层树脂,然后再喷树脂纤维混合层。
④喷射成型前,先调整气压,控制树脂和玻纤含量。
⑤喷枪要均匀移动,防止漏喷,不能走弧线,两行之间的重叠富庶
小于1/3,要保证覆盖均匀和厚度均匀。
⑥喷完一层后,立即用辊轮压实,要注意棱角和凹凸表面,保证每
层压平,排出气泡,防止带起纤维造成毛刺。
⑦每层喷完后,要进行检查,合格后再喷下一层。
⑧最后一层要喷薄些,使表面光滑。
⑨喷射机用完后要立即清洗,防止树脂固化,损坏设备。
结构层成型:
一、产品的主要承力层
A.结构层由如下缠绕层组成
※无碱玻璃纤维内环向缠绕层
※无碱玻璃纤维内交叉缠绕层
※无碱玻璃纤维外环向缠绕层
B.成型设备为计算机控制的往复式交叉缠绕设备。
C.缠绕工艺的主要技术参数:
※缠绕纱类型:2400Tex无碱无捻玻璃纤维缠绕纱
※导丝头团数:48
※梳齿宽度:200mm
※缠绕层树脂含量:50.0%
※交叉缠绕角:55°
二、外保护层——保证制品不受外界环境的侵蚀,树脂含量≥90%。
三、生产工艺流程
A.成型工艺:连续玻璃纤维缠绕成型工艺
B.成型设备:计算机控制缠绕成型设备
C.缠绕成型工艺特点
※机械化、自动化程度最高,产品质量稳定
※可按制品承受应力特点来设计纤维缠绕规律,使之充分发挥纤维的抗拉强度
※制品比强度高
※采用远红外线对产品进行加热固化,使产品的各项力学性能指标达到最高,延长了使用寿命。
四、主要生产工序及技术要求
产品制造主要由以下工序组成:
A:抽样检验各种原辅材料是否合格
B:施工环境控制:环境温度应控制在15~30℃范围内,相对湿度应不大于70%;当温度小于适宜温度时,应采取加温措施,以免影响产品生产及产品质量
C:模具处理
玻璃钢通风管道模具应平整并保持干燥,涂刷脱模剂应均匀;
D:配料
配料应严格按照质检中心提供的配方进行
配料容器应保持干燥、清洁、无渍物
配置的胶液应充分搅拌均匀,搅拌时间不低于2小时E:内衬层制作:内衬层是产品的主要耐腐蚀层,不应有影响产品质量的气泡等直观缺陷,内衬层制作完成后,应用远红外线烤板进行加热固化;
F:增强层制作,;缠绕层不能有断纱,以免影响制品强度,逐层压实,制作完成后应用远红外线烤板进行加热固化;
H:外保护层制作:外保护层作为管道防止受外界环境侵蚀及管道抗老化作用关键层,应严格使用设计树脂,保证树脂含量及设计厚度,不允许有气泡、干斑等直观缺陷;
G:修整:应严格按照设计尺寸进行。
产品制作完成后进行热处理,然后再常温固化。