天天爽夜夜爽夜夜爽精品视频,国产成人毛片无码视频软件,在线视频最新欧美成人影片Aa免费看 ,欧美日韩激情亚洲国产

泰山玻璃纖維
浙江大匯-承載膜
沃達(dá)重工 液壓機(jī) 華征新材料 天騏機(jī)械
當(dāng)前位置: 首頁 » 復(fù)材學(xué)院 » 學(xué)術(shù)論文 » 正文

CRTM(在線編織-拉擠成型)薄壁纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂管制造技術(shù)

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-04-28  來源:中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì),北京100831  作者:陳博 曹淑鳳  瀏覽次數(shù):790
核心提示:提出一種不同于纖維纏繞、拉繞等現(xiàn)有方法的連續(xù)RTM法在線編織成纖維管 ,旋即在模內(nèi)浸漬樹脂,經(jīng)拉擠成型薄壁環(huán)氧玻璃鋼管的工藝方法。
前言
      2004年,蘇、豫有關(guān)企業(yè)找到協(xié)會(huì),稱國(guó)際市場(chǎng)上需要薄壁環(huán)氧玻璃鋼管系列產(chǎn)品。我們分析因其內(nèi)外徑均有尺寸公差、光潔度及徑向強(qiáng)度均有要求,用傳統(tǒng)的纖維纏繞、拉繞等工藝不能生產(chǎn)出合乎要求的產(chǎn)品,遂提出以連續(xù)樹脂傳遞成型法(在線編織――拉擠成型)制造工藝。
1   產(chǎn)品對(duì)象
     產(chǎn)品名稱:薄壁環(huán)氧玻璃鋼絕緣管
     產(chǎn)品直徑:¢8-18㎜
性能指標(biāo)
公制單位
保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室規(guī)范
材料類型
AFW-G-10
最小厚度
0.74mm/1.45mm
ANSIFW-G-10類顏色
原色
UL-94可燃性等級(jí)
94HB
UL746耐大電流電弧能力引燃電弧數(shù)
O.S.14
1.59mmA.S.120以上
UL746熱線引燃-
引燃時(shí)間(秒)
300以上
ASTMD495耐電弧能力-漏電/引燃(秒)
130
UL746耐高電壓電弧能力-漏電/引燃(秒)
180
UL746電弧漏電速度(mm/分鐘)
2.34/1.80
內(nèi)徑(LD)
±0.025㎜
外徑(OD)
±0.13㎜
長(zhǎng)度
±0.25㎜
標(biāo)準(zhǔn)TIR同心度
0.10㎜
選用TIR同心度
0.05㎜
物理特性
壓縮強(qiáng)度
137.9MN/㎡
抗拉強(qiáng)度
137.9MN/㎡
剪切強(qiáng)度
44.8MN/㎡
2小時(shí)吸水率
0.12%
24小時(shí)吸水率
0.16%
電氣特性
絕緣電阻(歐姆/20㎝)
2.38×1012
體積電阻率(歐姆/㎝)
2.41×1015
表面電阻率(歐姆)
3.93×1015
短時(shí)間介質(zhì)強(qiáng)度(伏/米)
7.9MV/m
介電常數(shù)(60cps)
4.15
耗散因數(shù)(60cps)
0.0094
11/2-40u波(軸向)脈沖(伏/米)
7.9MV/m
功率因數(shù)(60cps、100伏)
 
最大百分比
 
收貨時(shí)
5.0
于攝氏100度下
10.0
24小時(shí)后
 
于攝氏38度、96%相對(duì)溫度下
10.0
   該絕緣管具有高扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度,經(jīng)UL認(rèn)證,可在攝氏180度下連續(xù)使用。
2  工藝方法選擇
 
2.1 纖維纏繞法(FW
       FW法外徑光潔度與公差無法保證,若經(jīng)磨削加工,成本增加,且破壞纖維。
2.2 拉繞法
       其工作原理是先拉,形成單向里層;環(huán)向纏繞,增加徑向強(qiáng)度;單向拉擠,形成較光滑的外壁。
             QQ圖片1


 
圖1   拉繞工藝原理圖

 
       若采用無捻粗紗/拉/纏/拉,則徑向強(qiáng)度明顯過低;若增加環(huán)向纏繞,壁厚又偏厚;先拉后繞則拉擠難以進(jìn)行,外表亦不會(huì)理想。其次,環(huán)向紗筒還要不時(shí)更換;增加纏繞部件,設(shè)備費(fèi)亦不菲。
2.3 成品纖維套管拉擠法
       此法無一般拉擠FRP管所需要的芯模支座,此法芯模是懸于模外。
       成品纖維套管拉擠法的模具原理如圖2所示。芯模左端以球形部分定位,使之軸向定位。
       成品纖維套管在右端膠槽浸漬樹脂后沿芯模連續(xù)進(jìn)入模腔,實(shí)現(xiàn)拉擠同時(shí)膠凝固化而成為成品管材。
             QQ圖片2
 


圖2   成品纖維套管拉擠法模具原理圖

 
       對(duì)較密實(shí)的纖維套管,難以將其變形,從而拉不過去。
2.4 在線針織纖維套管拉擠法
       一般針織物(Knitted fabric)具有彈性和延伸性,易變形、尺寸不穩(wěn)定,不宜用于拉擠工藝。
2.5 最后的選擇――連續(xù)RTM-在線編織拉擠成型法
       編織是一種古老的織造技術(shù)。編織物(braid)所有的纖維均斜交,與軸線夾角不呈0°與90°。編織原理與編織管如圖3、圖4所示。編織過程中,纖維的運(yùn)動(dòng)軌跡為螺旋線。選擇合理的纖維角度可調(diào)節(jié)成品管材徑向強(qiáng)度與軸向強(qiáng)度的比例;選擇適宜的纖維排列密度可滿足強(qiáng)度與外觀的要求。
    QQ圖片3                             QQ圖片24         
         
       
圖3 編織原理圖                                          圖4 編織套管

       在線編織的坯管由拉擠機(jī)的牽引裝置弋引。芯模固定不動(dòng)。坯管沿芯??椇茫尚灸G岸诉M(jìn)入模具,在模具前端的樹脂浸漬區(qū)內(nèi)浸漬樹脂(樹脂系在壓力下源源注入模腔),經(jīng)牽引通過加熱的模具(基體樹脂在模內(nèi)膠凝、固化),最終成為FRP管材成品。分析此原理應(yīng)能制得符合技術(shù)性能要求的復(fù)合管。這種在線編織拉擠成型(樹脂由外注入模具內(nèi))的工法,實(shí)質(zhì)就是一種連續(xù)樹脂傳遞成型工藝(CRTM)。
3    編織管的設(shè)計(jì)計(jì)算
      編織紗束均為偶數(shù),我們采用的是24錠。
       
QQ圖片5   QQ圖片6
            
      
圖 5 纖維軌跡圖                                                         圖 6 纖維應(yīng)力分析

4-圖6中:
D--管徑
H――螺距
A――紗束寬度
B――紗束軸向高度
θ——紗束方向與軸線Y的法線所形成的角度
α――纏繞角
      α+θ=90º
N――紗束(錠子)數(shù)
B=A/cosθ=A/sinα ……………………(1)
N=πD/Acosα=πDsinθ/A………………(2)
式(1)中A/sinα或A/cosθ為紗束寬A在軸向的投影。
式(2)中的Acosα或sinθ/A為紗束寬A在圓周上的投影。
N≥16,取偶數(shù)值。
紗束在編織過程中的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓柱螺旋線,其方程為

X=Dcost/2 ……………………(3-1)
Y=Dsint/2 ……………………(3-2)
Z=Kt      ……………………(3-3)

式中K值取決于拉擠牽引速度,t角度值為紗束所在錠子相對(duì)于纖維套管軸線所轉(zhuǎn)過的角度,而非繞錠子軸線所轉(zhuǎn)過的軸線。
由圖5:H=πDtgθ……………………(4)
由圖4:N=2H/B   ……………………(5)[1]
        式(5)中,因編織工藝,故有2倍關(guān)系;
        式(4)與式(5)分別計(jì)算出的N值互為參考,最后N值由強(qiáng)度、表觀等因素決定之。
將式(1)B=A/cosθ代入式(5):
H=NB/2=NA/2cosθ……………………(6)
式(6)得出了螺距H、紗束寬度、錠子(紗束)數(shù)N三參數(shù)間的關(guān)系;此三參數(shù)為編織管的主要參數(shù),錠子數(shù)量即決定編織密度。
由式(4)與(6):H=πDtgθ=πDsinθ/cosθ=NA/2cosθ
                 πDsinθ=NA/2
                 sinθ.sinθ=(NA/2πD)2
∵ sin2 θ+cos2θ=1
 ∴ cosθ=[1-(NA/2πD)2 ]1/2 ……………………(7)
將式(7)代入式(6):
H=NA[1-(NA/2πD)2]-1/2/2=πD[(2πD/NA)2-1]-1/2 ………………(8)
式(8)表明管徑D與螺距H、紗束粗細(xì)A、錠子數(shù)成正比。

 
圖6 為紗束應(yīng)力分析圖
A0 ――每束纖維截面積
σf ――每束纖維的應(yīng)力
AL――軸向面積分量
AH ――徑向面積分量
σL-軸向應(yīng)力
σH-徑向應(yīng)力
應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)理論分析
AL=A/cosα
軸向TLH ALA cosα …………………(9)
或σH=σcos2α      ……………………(10)
徑向 TH L AHAsinα…………………(11)
同理σL=σsin2α       …………………(12)
徑向應(yīng)力與環(huán)向應(yīng)力之比TL/ TH=(12)/(11)=ctg2θ………(13)
      由式(13)可見調(diào)節(jié)θ角,即可調(diào)節(jié)管材徑、軸向強(qiáng)度比。具體強(qiáng)度計(jì)算,可參閱《玻璃鋼工藝與性能》,此不贅述。(北京251廠編 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 1974年版)
值得一提的是,當(dāng)強(qiáng)度已滿足要求的前提下,取較小的θ角有利于拉擠工藝的順利進(jìn)行。
4   設(shè)備要求
       4.1    拉擠機(jī)
       因產(chǎn)品系薄壁,宜采用履帶式拉擠機(jī)。其牽引履帶上應(yīng)采用聚氨酯橡膠塊。橡膠塊與所牽引管接觸處應(yīng)有相應(yīng)的弧形,(弧形直徑略大于管外徑)。
       4.2    織機(jī)
      根據(jù)工藝要求,選擇立式或臥式編織機(jī)。編織機(jī)生產(chǎn)企業(yè)頗多,如非自行特殊訂貨,須將原機(jī)上的卷取部分――搖柄、蝸輪、卷取盤等取下。原卷取軸改換為相應(yīng)直徑的芯模,此芯模伸入模具內(nèi),其外徑即為管材內(nèi)徑,故對(duì)其須有尺寸精度與光潔度的要求;此軸應(yīng)牢固固定,不得有抖動(dòng)。其根部直徑可較伸入模具部分段直徑略大。
       4.3    浸漬部件
              QQ圖片7


                  圖 7 連續(xù)RTM――在線編織拉擠成型示意圖
7示 芯模自縫編機(jī)尾端直穿入模具,故無傳統(tǒng)浸膠槽。樹脂通過泵,在壓力下注入模具前端的腔內(nèi)。
      4.4    模具
      除前端為浸漬區(qū)外,無特殊要求。
5   增強(qiáng)材料
      我們采用的是800、1200Tex的無堿玻璃纖維直接無捻粗紗,其浸潤(rùn)劑需與所用樹脂基體相適應(yīng),并符合編織與拉擠工藝的要求。按浸潤(rùn)劑分,屬W類。
玻纖紗的原始的寬度與厚度及其浸膠后的寬度與厚度無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),各廠迥異。須根據(jù)實(shí)物測(cè)量,取平均值,作為實(shí)際的設(shè)計(jì)參數(shù)。
      據(jù)了解,有的玻纖企業(yè)的無捻粗紗較扁平,有的企業(yè)的紗則相反。如某1200tex的無捻紗的紗片寬2.27mm,浸膠后厚0.4mm。
6     基體樹脂
       6.1  選用環(huán)氧樹脂,蓋因其黏結(jié)力強(qiáng)、與玻纖復(fù)合界面剪切強(qiáng)度高、力學(xué)性能好之故;其次其固化時(shí)無低分子放出,體積收縮率一般為1%-2%,國(guó)外已有萬分之一收縮率的環(huán)氧樹脂。(不飽和聚酯樹脂體積收縮率為7%-9%)2,拉擠產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好。
采用酸酐固化體系,配比為:
環(huán)氧樹脂   100
引發(fā)劑     甲基四氫鄰苯二甲酸酐 80
促進(jìn)劑     季胺鹽(芐基三乙基氯化胺) 2
實(shí)踐中亦有以咪唑取代季胺鹽者,效果較好。
模具長(zhǎng)900mm,溫度控制分為三段:
第一段        120℃
第二段        140℃
第三段        170℃
       6.2    為改善工藝性,建議采用武漢理工大學(xué)材料學(xué)院復(fù)合材料系研發(fā)的高性能低黏度環(huán)氧樹脂。其已開發(fā)的樹脂玻璃化溫度(Tg)達(dá)190℃,黏度可低到80mPa·s,浸漬性大為提高。下面是武漢理工大學(xué)與美國(guó)某公司環(huán)氧樹脂實(shí)物的測(cè)試結(jié)果,可資比較參考。
樹脂澆鑄體及玻璃鋼(無堿1:1布)力學(xué)性能比較
(固化制度:室溫/24h+80℃/4h)
測(cè)試項(xiàng)目
澆鑄體
玻璃鋼
 
美國(guó)某公司
武漢理工大學(xué)
美國(guó)某公司
武漢理工大學(xué)
拉伸強(qiáng)度/Mpa
64.56
71.48
349.55
388.43
拉伸模量/Gpa
2.55
2.90
17.02
16.89
斷裂伸長(zhǎng)率/%
2.55
4.36
2.46
2.20
彎曲強(qiáng)度/MPa
102.59
88.44
335.72
436.04
彎曲模量/Gpa
2.89
3.02
13.41
14.77
壓縮強(qiáng)度/Mpa
55.74
103.40
242.85
252.22
沖擊韌性/kJ/m2
16.12
23.08
267.60
339.50
熱變形溫度/℃
77.8
78.2
   
25℃黏度/Pa·s
0.126
0.149
25℃凝膠時(shí)間/min
140
150
50℃溫度下最高放熱溫度/℃
60
72
80℃溫度下最高放熱溫度/℃
150
140
6.3  液體雙馬來酰亞胺樹脂
      625所已故資深研究員趙渠森先生幾年前研發(fā)的液體雙馬來酰亞胺樹脂價(jià)格遠(yuǎn)低于通常雙馬來酰亞胺樹脂;可采用不飽和聚酯樹脂的固化體系,加入固化劑后使用壽命在24h內(nèi),其年度為120mPa·s,固體含量67%的樹脂力學(xué)性能為:拉伸強(qiáng)度   > 72Mpa
彎曲強(qiáng)度   >136Mpa
拉伸延伸率 >2.5%
熱變形溫度 >121℃
巴氏硬度     55
說明其工藝性較一般雙馬佳。此種樹脂在高溫環(huán)境下耐酸、堿、韌性好,亦可考慮選用。
7    結(jié)語
      據(jù)了解,編織工藝在19世紀(jì)下半葉已出現(xiàn),迄今已100多年,而FRP拉擠工藝則出現(xiàn)在上世紀(jì)40年代末,迄今也已逾半個(gè)多世紀(jì),都是十分傳統(tǒng)的工藝了。筆者提出將兩種工藝結(jié)合起來,在線編織拉擠成型FREPR薄壁管材,也算推陳出新吧。而樹脂注射到模腔內(nèi),亦可納入CRTM范疇。本工藝由河南鵬翔科技有限公司歷經(jīng)三年艱辛已投入生產(chǎn),產(chǎn)品經(jīng)檢驗(yàn),各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均合格,并已申報(bào)專利。
 
 
[ 復(fù)材學(xué)院搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告訴好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 違規(guī)舉報(bào) ]  [ 關(guān)閉窗口 ]

 

 
?
推薦圖文
推薦復(fù)材學(xué)院
點(diǎn)擊排行
(c)2013-2020 復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)網(wǎng) All Rights Reserved

  魯ICP備2021047099號(hào)

關(guān)注復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)網(wǎng)微信