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玻璃鋼、復合材料主要成型工藝分類及介紹

放大字體  縮小字體 發布日期:2013-11-20  來源:FRPAPP.com  瀏覽次數:179


◇ 成型工藝
 
袋壓法、熱壓罐法、液壓釜法和熱膨脹模塑法成型
  袋壓法、熱壓罐法、液壓釜法和熱膨脹模塑法統稱為低壓成型工藝。其成型過程是用手工鋪疊方式,將增強材料樹脂(含預浸材料)按設計方向和順序逐層鋪放到模具上,達到規定厚度后,經加壓、加熱、固化、脫模、修整而獲得制品。四種方法與手糊成型工藝的區別僅在于加壓固化這道工序。因此,它們只是手糊成型工藝的改進,是為了提高制品的密實度和層間粘接強度。
  以高強度玻璃纖維碳纖維、硼纖維、芳綸纖維和環氧樹脂為原材料,用低壓成型方法制造的高性能復合材料制品,已廣泛用于飛機、導彈、衛星和航天飛機。如飛機艙門、整流罩、機載雷達罩,支架、機翼、尾翼、隔板、壁板及隱形飛機等。
  (1)袋壓法
  袋壓成型是將手糊成型的未固化制品,通過橡膠袋或其它彈性材料向其施加氣體或液體壓力,使制品在壓力下密實,固化。
  袋壓成型法的優點是:①產品兩面光滑;②能適應聚酯、環氧和酚醛樹脂;③產品重量比手糊高。
  袋壓成型分壓力袋法和真空袋法2種:①壓力袋法壓力袋法是將手糊成型未固化的制品放入一橡膠袋,固定好蓋板,然后通入壓縮空氣或蒸汽(0.25~0.5MPa),使制品在熱壓條件下固化。②真空袋法 此法是將手糊成型未固化的制品,加蓋一層橡膠膜,制品處于橡膠膜和模具之間,密封周邊,抽真空(0.05~0.07MPa),使制品中的氣泡和揮發物排除。真空袋成型法由于真空壓力較小,故此法僅用于聚酯和環氧復合材料制品的濕法成型。
  
2)熱壓釜和液壓釜法
  熱壓釜和液壓釜法都是在金屬容器內,通過壓縮氣體或液體對未固化的手糊制品加熱、加壓,使其固化成型的一種工藝。
  
熱壓釜法 熱壓釜是一個臥式金屬壓力容器,未固化的手糊制品,加上密封膠袋,抽真空,然后連同模具用小車推進熱壓釜內,通入蒸汽(壓力為1.5~2.5MPa),并抽真空,對制品加壓、加熱,排出氣泡,使其在熱壓條件下固化。它綜合了壓力袋法和真空袋法的優點,生產周期短,產品質量高。熱壓釜法能夠生產尺寸較大、形狀復雜的高質量、高性能復合材料制品。產品尺寸受熱壓釜限制,目前國內最大的熱壓釜直徑為2.5m,長18m,已開發應用的產品有機翼、尾翼、衛星天線反射器,導彈再入體、機載夾層結構雷達罩等。此法的最大缺點是設備投資大,重量大,結構復雜,費用高等。
  
液壓釜法 液壓釜是一個密閉的壓力容器,體積比熱壓釜小,直立放置,生產時通入壓力熱水,對未固化的手糊制品加熱、加壓,使其固化。液壓釜的壓力可達到2MPa或更高,溫度為80~100℃。用油載體、熱度可達200℃。此法生產的產品密實,周期短,液壓釜法的缺點是設備投資較大。
  
3)熱膨脹模塑法
  熱膨脹模塑法是用于生產空腹、薄壁高性能復合材料制品的一種工藝。其工作原理是采用不同膨脹系數的模具材料,利用其受熱體積膨脹不同產生的擠壓力,對制品施工壓力。熱膨脹模塑法的陽模是膨脹系數大的硅橡膠,陰模是膨脹系數小的金屬材料,手糊未固化的制品放在陽模和陰模之間。加熱時由于陽、陰模的膨脹系數不同,產生巨大的變形差異,使制品在熱壓下固化。
◇ 成型工藝
 
噴射成型技術
  噴射成型技術是手糊成型的改進,半機械化程度。噴射成型技術在復合材料成型工藝中所占比例較大,如美國占9.1%,西歐占11.3%,日本占21%。目前國內用的噴射成型機主要是從美國進口。
  
(1)噴射成型工藝原理及優缺點
  噴射成型工藝是將混有引發劑和促進劑的兩種聚酯分別從噴槍兩側噴出,同時將切斷的玻纖粗紗,由噴槍中心噴出,使其與樹脂均勻混合,沉積到模具上,當沉積到一定厚度時,用輥輪壓實,使纖維浸透樹脂,排除氣泡,固化后成制品。
  噴射成型的優點:①用玻纖粗紗代替織物,可降低材料成本;②生產效率比手糊的高2~4倍;③產品整體性好,無接縫,層間剪切強度高,樹脂含量高,抗腐蝕、耐滲漏性好;④可減少飛邊,裁布屑及剩余膠液的消耗;⑤產品尺寸、形狀不受限制。其缺點為:①樹脂含量高,制品強度低;②產品只能做到單面光滑;③污染環境,有害工人健康。
  噴射成型效率達15kg/min,故適合于大型船體制造。已廣泛用于加工浴盆、機器外罩、整體衛生間,汽車車身構件及大型浮雕制品等。
  
2)生產準備
  場地 噴射成型場地除滿足手糊工藝要求外,要特別注意環境排風。根據產品尺寸大小,操作間可建成密閉式,以節省能源。
  
材料準備 原材料主要是樹脂(主要用不飽和聚酯樹脂)和無捻玻纖粗紗。
  
模具準備 準備工作包括清理、組裝及涂脫模劑等。
  
噴射成型設備 噴射成型機分壓力罐式和泵供式兩種:①泵式供膠噴射成型機,是將樹脂引發劑和促進劑分別由泵輸送到靜態混合器中,充分混合后再由噴槍噴出,稱為槍內混合型。其組成部分為氣動控制系統、樹脂泵、助劑泵、混合器、噴槍、纖維切割噴射器等。樹脂泵和助劑泵由搖臂剛性連接,調節助劑泵在搖臂上的位置,可保證配料比例。在空壓機作用下,樹脂和助劑在混合器內均勻混合,經噴槍形成霧滴,與切斷的纖維連續地噴射到模具表面。這種噴射機只有一個膠液噴槍,結構簡單,重量輕,引發劑浪費少,但因系內混合,使完后要立即清洗,以防止噴射堵塞。②壓力罐式供膠噴射機是將樹脂膠液分別裝在壓力罐中,靠進入罐中的氣體壓力,使膠液進入噴槍連續噴出。安是由兩個樹脂罐、管道、閥門、噴槍、纖維切割噴射器、小車及支架組成。工作時,接通壓縮空氣氣源,使壓縮空氣經過氣水分離器進入樹脂罐、玻纖切割器和噴槍,使樹脂和玻璃纖維連續不斷的由噴槍噴出,樹脂霧化,玻纖分散,混合均勻后沉落到模具上。這種噴射機是樹脂在噴槍外混合,故不易堵塞噴槍嘴。
  
3)噴射成型工藝控制
  噴射工藝參數選擇:①樹脂含量 噴射成型的制品中,樹脂含量控制在60%左右。②噴霧壓力 當樹脂粘度為0.2Pa·s,樹脂罐壓力為0.05~0.15MPa時,霧化壓力為0.3~0.55MPa,方能保證組分混合均勻。③噴槍夾角 不同夾角噴出來的樹脂混合交距不同,一般選用20°夾角,噴槍與模具的距離為350~400mm。改變距離,要高速噴槍夾角,保證各組分在靠近模具表面處交集混合,防止膠液飛失。
  噴射成型應注意事項:①環境溫度應控制在(25±5)℃,過高,易引起噴槍堵塞;過低,混合不均勻,固化慢;②噴射機系統內不允許有水分存在,否則會影響產品質量;③成型前,模具上先噴一層樹脂,然后再噴樹脂纖維混合層;④噴射成型前,先調整氣壓,控制樹脂和玻纖含量;⑤噴槍要均勻移動,防止漏噴,不能走弧線,兩行之間的重疊富庶小于1/3,要保證覆蓋均勻和厚度均勻;⑥噴完一層后,立即用輥輪壓實,要注意棱角和凹凸表面,保證每層壓平,排出氣泡,防止帶起纖維造成毛刺;⑦每層噴完后,要進行檢查,合格后再噴下一層;⑧最后一層要噴薄些,使表面光滑;⑨噴射機用完后要立即清洗,防止樹脂固化,損壞設備。

 
關鍵詞: 玻璃鋼 成型工藝
 
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