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玻璃鋼管的高速旋轉(zhuǎn)模塑成型工藝研究

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-03-18  來源:復(fù)材應(yīng)用技術(shù)網(wǎng)  瀏覽次數(shù):44


       玻璃鋼具有很多優(yōu)于鋼管、鋼筋混凝土管、鑄鐵管及塑料管的性能;密度低、質(zhì)量輕、強度高、耐化學(xué)腐蝕、導(dǎo)熱系數(shù)小、電絕緣性好、使用壽命長等。由于其具有優(yōu)異的性能,玻璃鋼管的應(yīng)用范圍非常廣,市場很大,效益很高。目前最常用的生產(chǎn)方法有手糊成型、纖維纏繞成型等。這些成型工藝都有一定的缺陷,如手糊成型周期長、纖維纏繞成型需要專門的設(shè)備成本高等。旋轉(zhuǎn)模塑成型是成型樹脂復(fù)合材料制品的一種新的發(fā)展方向,它由于可以成型大型制品和成本低等特點在國外得到了很好的發(fā)展,在國內(nèi)也逐漸得到了重視。液態(tài)反應(yīng)性樹脂旋轉(zhuǎn)模塑成型長纖維增強復(fù)合材料制品的關(guān)鍵問題在于制品內(nèi)部氣泡的排除。制品內(nèi)部產(chǎn)生氣泡的主要原因在于旋轉(zhuǎn)速度較低,樹脂浸潤纖維的驅(qū)動力較小,很難完全驅(qū)除長纖維或纖維織物內(nèi)的空氣,從而在制品內(nèi)部形成氣泡。

      1 本文設(shè)計的高速旋轉(zhuǎn)成型工藝將旋轉(zhuǎn)模塑成型和離心成型相結(jié)合,通過提高旋轉(zhuǎn)速度,增強了樹脂浸潤纖維的驅(qū)動力,提高了制品質(zhì)量。
      
       液態(tài)樹脂高速旋轉(zhuǎn)模塑成型原理如圖1所示。圖中鋪放有纖維織物的模具繞中心軸高速旋轉(zhuǎn),液態(tài)反應(yīng)樹脂膠液從儲料箱經(jīng)輸料管道流入模具型腔。由于離心力的作用,型腔內(nèi)的液態(tài)樹脂沿模具內(nèi)壁向另一端流動并占據(jù)纖維織物中的空間,這樣就能驅(qū)趕出纖維織物內(nèi)的空氣,完成樹脂對纖維織物的浸潤,液態(tài)樹脂在固化劑和引發(fā)劑作用下,反應(yīng)固化得到制品。其工藝過程見圖2。
              
   
成型玻璃鋼管的工藝
       2.1  設(shè)備和原料

       多功能機床:沈陽第一機床廠;樹脂:通用型191樹脂,常州市武進(jìn)湖塘利源化工有限公司;引發(fā)劑;過氧化甲乙酮,常州市武進(jìn)湖塘利源化工有限公司;促進(jìn)劑:環(huán)烷酸鈷,常市武進(jìn)湖塘利源化工有限公司;脫模劑:石蠟,市售。

       2.2  模具設(shè)計及處理

       旋轉(zhuǎn)模塑模具是殼狀的,制品的外形尺寸即為模具的內(nèi)腔。為了得到厚度均勻的光滑的制品,模具設(shè)計中主要考慮分型面、鎖緊機構(gòu)、脫模、增強物的固定和排氣。鑒于旋轉(zhuǎn)模塑工藝對制品的厚度和內(nèi)表面的控制比較差,本實驗將模具設(shè)計為雙層(見圖1)。在模具設(shè)計過程中要考慮脫模、密封、分型面的位置等問題。為了便于脫模,模具的外壁分型面沿軸向平分圓管,兩部分采用螺紋連接。為了保證脫模順利,本實驗使用石蠟作脫模劑,涂脫模劑的方法是將石蠟熔化,然后用噴涂的方法,在模具的內(nèi)表面均勻噴涂,厚度為0.1~0.2mm。在制品成型后,加熱使石蠟熔化,模具和制品之間產(chǎn)生空隙,并且熔化的石蠟可起到潤滑作用,可順利脫模。

       2.3  實驗方法與步驟

       實驗采用圖1所示的實驗裝置進(jìn)行。本實驗中所用模具為夾層圓柱形,底面直徑為100mm,高為200mm。首先,將模具清理干凈,并在模具表面涂覆脫模劑,合模;然后根據(jù)制品需要的強度、剛度和厚度確定玻璃氈的層數(shù),以及由制品尺寸確定玻璃氈的寬度和長度。然后將其轉(zhuǎn)成圓管并將接口膠結(jié)。按模具形狀裁剪玻璃纖維氈,并鋪放在模具內(nèi),鋪層層數(shù)為3層;用芯模將纖維氈壓貼在模具內(nèi)壁上;將模具固定在多功能機床上,并將配制好的樹脂體系倒入模具中,開機使模具繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),本實驗旋轉(zhuǎn)速度為400r/min。實驗中樹脂的加入量由模具形狀和鋪層層數(shù)確定,根據(jù)計算樹脂加入量為200g。隨著模具的旋轉(zhuǎn)樹脂由于自身重力、離心力及纖維氈的毛細(xì)作用浸潤玻璃纖維氈。其浸潤是如圖3所示型腔內(nèi)的液態(tài)樹脂沿模具內(nèi)壁向另一端流動,這樣就能驅(qū)趕出纖維織物內(nèi)的空氣,完成樹脂對纖維織物的浸潤;然后固化冷卻,進(jìn)而對整體加熱來進(jìn)行脫模。
    

 
 
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