缠绕成型工艺

围绕成型工艺围绕成型工艺围绕成型工艺围绕成型工艺1.1纤维围绕工艺的分类：围绕工艺：将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，依照必然规律围绕到芯模上，尔后固化脱模成为复合资料制品的工艺过程。决定产品形状的模具基本纤维围绕机胶液配制纱团集束浸胶烘干络纱胶纱纱锭湿干张力控制张力控制法法纵、环向围绕加热粘流缠缠芯模制造纵、环向围绕绕绕固化脱模打模喷漆成品玻璃钢.高压储气罐/碳纤维球干法围绕将预浸纱带(或预浸布)，在围绕机上经加热消融至粘流状态并围绕到芯模上的成型工艺过程。干法围绕特点:制质量量牢固(预浸纱由专用预浸设备制造，能较严格地控制纱带的含胶量和尺寸)；围绕速度快(100～200m/min);围绕设备干净，劳动卫生条件好；预浸设备投资大。干法围绕制质量量较牢固，并可大大提高围绕速度，可达到100m／min～200m／min。围绕设备干净．劳动卫生条件较好。湿法围绕将无捻粗纱(或布带)经浸胶后直接围绕到芯模上的成型工艺过程。此法不用另行配置浸渍设备。对资料要求不严，便于选材，故比较经济纱片质量及围绕过程中张力不易控制。特点：不需要预浸渍设备，设备投资少；对资料要求不严，便于选材；纱片质量不易控制和检验；张力不易控制；胶液中存在大批溶剂，固化时易产生气泡；浸胶辊、张力辊等要经常保护洗漱。湿法围绕工艺流程:胶液配制浸胶张力控制纵、环芯模制造纱团集束脱模固化打磨喷漆制品浸胶环绕原资料增强资料：应用最广、量最大的是玻璃纤维。其他有碳纤维，Kevlar纤维等。环绕设备卧式围绕机围绕设备立式围绕机卧式围绕机立式围绕机环绕机构纱架浸胶槽张力控制器半干法围绕将无捻粗纱(或布带)浸胶后，随即预烘干，尔后围绕到芯模上的成型工艺方法与湿法对照，增加了烘干工序，除去了溶剂。与干法对照，无需整套的预浸设备，缩短了烘干时间，使围绕过程可在室温下进行。提高了制质量量。1.2纤维围绕制品的优点比强度高FWRP的比强度3倍于钛，4倍于钢资料表面弊端是影响其强度的重要因素。表面积越大，弊端率越高。围绕纤维直径很细，降低了微裂纹存在几率；所用纤维主若是无捻粗纱由于没有经过纺织工序，强度损失大大减少。防范了布纹经纬交织点与短切纤维尾端的应力集中能够控制纤维的方向和数量，使产品实现等强度结构(ⅳ)增强资料纤维含量高达80%可靠性高纤维围绕复合资料制品基本解决了金属韧性随强度的提高而降低这一矛盾。生产效率高,制质量量高而牢固，可实现机械化、自动化操作，生产效率高，便于大批量生产。资料成本低,所用增强资料大多是无捻粗纱等连续纤维，减少了纺织和其他加工花销，资料成本低。1.3原资料主要有纤维增强资料与树脂基体两大类:1）增强资料主若是中碱、无碱粗纱。其他有玻璃布带、碳纤维、芳纶纤维等。应依照不同产品对性能的要求进行采用。(1)航空和航天制品多项选择用性能优异价格昂贵的碳纤维和芳纶纤维，民用产品多项选择用连续玻璃纤维；满足制品的性能要求；纤维都必定进行表面办理；与树脂浸渍性好，浸透速度快；各股纤维张力均匀；成带性好，不起毛，不断头。2）树脂系统树脂及各种助剂、填料常用：不饱和聚酯树脂，环氧树脂(双酚A型)、酚醛－环氧树脂(环氧改性酚醛树脂)。不饱和聚酯：含有非芳族的不饱和键,由不饱和二元羧酸或酸酐、饱和二元羧酸或酸酐与多元醇缩聚而成的拥有酯键和不饱和双键的相对分子质量不高的线型高分子化合物。不饱和聚酯树脂：在聚酯化缩聚反响结束后，趁热加入必然量的乙烯基单体，配成粘稠的液体，这样的聚合物溶液称之为不饱和聚酯树脂。芯模外形同制品内腔形状尺寸一致，对芯模要求：1)足够的强度和刚度。制造过程中要求芯模能够保证制品的结构尺寸及承受张力、固化热应力的载荷等。(2)必定满足制品的精度要求。(3)制作工艺简单、周期短，资料本源广，价格低。(4)制品完成后，要求芯模能顺利除去干净，而不影响制质量量。2.1芯模资料主若是钢材、木材、塑料、铝、石膏、水泥、低熔点金属、低熔点盐类等，外国很多用低熔点金属、低熔点盐，制造芯模时将其消融浇铸成壳体，脱模时加入热水搅拌溶解或用蒸汽消融。芯模资料对制品的影响膨胀系数影响产品尺寸精度；弹性模量影响产品力学性能及尺寸精度；导热系数影响产品固化度；芯模中水份影响产品固化，甚至引起分层开裂。采用易敲碎的资料;可溶或易熔盐类；将其消融用铸造法浇铸成壳体，脱模时加入热水溶解低熔点金属；由可溶或易熔粘结剂粘起来的会集体。组合式芯模采用弓形铝合金片组成辗转体，表面分瓣式隔板式捆扎式采用石膏隔板支撑金属细管，捆扎后

用金属管捆扎成芯模，表面层刮石膏

框架装置式石膏隔板组合式芯模优点：成型工艺简单、弊端：成本低，适用于高温固化，石膏脱水对制质量量有影由芯轴、预制石膏板、铝管响，不适于加压固及石膏面层等部分组成2.2圆筒芯模整体式芯模开缩式芯模开缩式芯模：芯模有中心轴，沿轴必然距离有一组可伸缩辐条式机构支撑轮状环。用于支撑芯模外壳。脱模时，经过液压的机械装置，使芯模缩短并从固化的制品中脱下来、尔后再将芯模恢复到原始地址。整体式芯模：1、拥有经抛光的高精度表面2、拥有锥度，不小于1/1000(便于脱模)2.3围绕规律围绕规律：描述纱片均匀、牢固、连续、排布在芯模表面，以及芯模与导丝头间运动关系的规律。要求：纤维既不重叠又不离缝，均匀连续充满芯模表面。纤维在芯模表面地址牢固，不打滑。围绕线型分类环向围绕芯模绕自轴匀速转动，导丝头在筒身区间作平行于轴线方向运动。芯模自转一周，导丝头近似搬动一个纱片宽度的围绕。(只能围绕直筒段)围绕角平时为85-90°封头纱带筒身b螺旋围绕：芯模绕自轴匀速转动，导丝头依特定速度沿芯模轴线方向往来运动。能够围绕圆筒段，也可围绕端头(封头)。纤维围绕轨迹：由圆筒上的螺旋线和封头上与极孔相切的空间曲线组成。3）纵向围绕（又称平面围绕）导丝头在固定平面内做匀速圆周运动，芯模绕自轴慢速旋转，导丝头转一周，芯模转动渺小角度，反响在芯模表面上近似一个纱片宽度。纱片与芯模轴线间成0°~25°交角，纤维轨迹是一条单圆平面封闭曲线。s2ra2rD△θ1π2bblcle1le2αlc纱片与芯平面围绕参数关系图r1r2平面围绕、围绕角的正切值：tgle2lcle1平面围绕的速比：单位时间内，芯模旋转周数与导丝头绕芯模旋转的圈数比或绕丝头转一圈时导丝头绕芯模旋转的圈数。i

b

纱片宽度Dcos

围绕角2.3.1螺旋围绕线型连续纤维围绕在芯模表面上的排布型式（1）一个完满循环的见解螺旋围绕时，由导丝头引入的纤维自芯模上某点开始(空间点)，导丝头经过若干次往返运动后，又缠回到原来的初步点上(空间点)。这样在芯模上所完成的一次(不重复)布线称为“标准线”。完成一个标准线围绕称为一个完满循环。“标准线”是反响围绕规律的基本线型。纤维在芯模表面均匀充满的条件（2）一个完满循环的切点数及分布规律a、切点地址“时序相邻”和“地址相邻”的见解在极孔圆周上准时间序次接踵出现的两个切点称为时序相邻的两切点。时序相邻的切点的地址只能有两种情况：1)两切点亲密排布，中间不能够再加入其他切点，称为两切点“地址相邻”。两切点之间还可以够加入其他切点，称两切点地址不相邻。b、单切点与多切点的见解单切点围绕：完成一个完满循环围绕，极孔圆周上只有一个切点的情况。多切点围绕:完成一个完满循环围绕，极孔圆周上有多个切点的情况完成一个完满的循环围绕有两种情况：时序相邻的两切点地址也相邻。即在出现与初始切点地址相邻的切点以前，极孔上只有一个切点，这种围绕线形称单切点线型。在出现与初步切点地址相邻的切点以前，极孔上已经出现了两个或两个以上切点，即时序相邻切点地址不相邻，这种围绕线形称为多切点线型。在极孔上的切点线型排布3132121绕到4纤维从切点与它时序相邻的单切点线型切点2时，芯模转双切点线型1111524334252343211121342524352343n=3n=4n=5c、一个完满循环的n个切点必然均分极孔圆周由于芯模匀速转动，丝嘴每往返一次的时间又相同。所以，一个完满循环的n点切点必然均分极孔圆周。3）纤维在芯模表面均匀充满的条件a、一个完满循环的诸切点均布在极孔圆周上。b、地址相邻的两切点所对应的纱片在筒身材错开的距离等于一个纱片宽度。2.3.2纤维围绕芯模转角(即围绕中心角)与线型的关系设完成一个n切点的完满循环围绕，芯模转角为θ，导丝头每往返一次芯模转角为θn，则：当从切点1绕到切点2或从切点2绕到切点3时，芯模转过中心角将是360°土Δθ，也许再加上360°的整数倍。θn的推导：单切点：θ1=(1+N)360°±Δθ（N=0，1，2，····）其中Δθ是使地址相邻的两切点对应的纱片在筒身材错开一个纱片的距离。321两切点：一个完满循环导丝头往返2次才错过一个Δθ，导丝头往返一次时应错开Δθ/2。θ2=[(1+N)360°±Δθ]/2=(1/2+N)360°±Δθ/23124三切点：θ3=[(1+N)360°±Δθ]/3=(1/3+N)360°±Δθ/3132123n=3但是，n≥3时各切点的排序与时间序次不用然一致，比方θ3有2个值：θ3-1=（1/3+N）360°±Δθ/3θ3-2=（2/3+N）360°±Δθ/3θ5

有

4个值：θ5-1=（1/5+N）360°±Δθθ5-2=（2/5+N）360°±Δθθ5-3=（3/5+N）360°±Δθθ5-4=（4/5+N）360°±Δθ则对于θn有θn＝（K/n+N）360°±△θ

/5/5/5/5/n

K值需要使

K/n

为最简真分数。在一个完满循环中，切点数不相同，纤维围绕的线型不相同，导丝头往返一次芯模转角不相同；若是在一个完满的循环中，切点数相同而切点排布序次不相同，则线型也不相同，导丝头往返一次的芯模转角也不相同。导丝头往返一次的转数作为围绕线型的“代号”。1111524334252313412121342542324533n=3n=4n=5连续纤维围绕在芯模表面上不考虑芯模转角微调量“线型”以导丝头往返一次芯模旋转的转数来表示:S0＝θn/360°θn＝(K/n+N)360°±△θ/nS0＝K/n+N＝M/nM=K+nNS0-表示线型；M——一个完满循环芯模转数；n——切点数，也是一个完满循环导丝头往返次数。2.3.3螺旋围绕的转速比单位时间内，芯模转数与导丝头往返次数之比，完成一个完满循环，芯模转数与导丝头往返次数之比。一个完满循环的芯模转数i0MS0n一个完满循环中导丝头往返数不相同的线型严格对应着不相同的转速比

定义线型在数值上等于转速比考虑到速比微调部分(即纱片宽度对应角度)的影响，实质转速比：θn=(K/n+N)360°±Δθ/nnin360(KN)nn3602.4围绕工艺设计围绕工艺设计包含内容：依照产品使用和设计要求、技术质量指标，进行结构造型、围绕线型和芯模设计；选择原资料；依照产品强度要求、原资料性能及围绕线型进行围绕层数计算；依照选定的原资料和工艺方法，确定工艺流程及工艺参数；依照围绕线型选定围绕设备，或为围绕设备设计供应参数。2.4.1围绕种类选择考虑因素制品的结构形状和几何尺寸:平面围绕适合于球形、扁椭球形、长径比小于4的筒形制品。也适用于两封头不等极孔容器的围绕。长形管状制品一般采用螺旋围绕。为防范纤维打滑，平面围绕平时采用预浸纱围绕，同时，极孔直径一般不高出筒体直径的30%。强度要求:螺旋围绕:纤维在筒身上交织程度相当大，从强度见解看是不利的。由于交叉点处的纤维在承载状态下有被拉直的趋势，纤维交织程度大就简单产生分层和损坏；其次，由于纤维交织孔隙率偏高，而孔隙率是使制品剪切强度降低的主要原因。平面围绕:纤维在筒体是不交织的，而以完满的围绕层依次逐层重叠，排列较好。所以，平面围绕可望获得高强度，并所以减少制质量量。封头纱带筒身环向围绕b平面围绕螺旋围绕载荷特点平面和环向组合围绕:当制品碰到内压以外的荷载，设计灵便性较大。只要改变各方向玻璃纤维的数量就能独立和方便地调变纵向和环向强度。螺旋围绕：在设计和工艺上对于内压以外荷载的适应性较差。围绕设备：2.4.2螺旋围绕线型参数选择纱片与芯模轴线的交角1，围绕角：选定线型的围绕角应等于或凑近测地线围绕角，曲面上两点之间的短程线，是在一个曲面上，每一点处测地曲率均为零的曲线。湿法围绕，实质围绕角应控制在与测地线围绕角( )偏离8～10°以内。2，切点数：选少切点线型。切点数越多，纤维交织次数越多，使极孔周边区域的纤维积聚架空现象严重，致使应力集中，影响纤维强度的发挥。3，封头包络圆：极孔包络圆应逐渐扩大，使纤维在极孔周围排布均匀，减少纤维在极孔周边的积聚。减弱应力集中程度，不致使封头外形曲线发生过大变化，有利纤维强度的发挥。4，围绕程序：对于小车环链式围绕机，围绕角不宜选大小。否则，将使链条长度增大，设备粗笨。同时超越长度也增大，使围绕张力难以控制。5，链条长度：2.4.3浸胶方式：挤胶辊

经过挤胶辊压力来控制纤维

含胶量胶槽

浸胶槽应装备恒温水浴，以控制胶液温度(粘度)。陶醉式浸胶胶含量控制：20％左右胶液粘度：0.35～1.0Pa.S胶辊刮刀经过控制刮刀与胶辊距纤维离，以改变胶辊表面胶层胶槽厚度，从而控制含胶量。表面带胶式浸胶2.4.4围绕张力的影响：（纤维围绕过程中所受的张紧力）1，制品机械性能：张力过小，制品强度偏低，容器充压时变形大，疲倦性能差；张力过大纤维磨损大，使纤维强度损失，制品强度下降。张力大小应适中、均匀。采用低捻度、张力均匀的纤维，并应尽量保持纱片内各束纤维是平行的剪切强度与张力的关系2，制品密实度：接触成型压力：围绕在曲面上的纤维，其围绕张力产生的垂直于芯模表面的法向力。N

T0

sin2

104rT0—围绕张力，

N/cm；r—芯模半径，cm；α—围绕角80使制品致密H0(7048N体积密度与成型压力关系3，含胶量：随着围绕张力增大，含胶量降低。湿法围绕中，由于围绕张力的径向重量—法向压力的作用，胶液将由内层被挤向外层，出现胶液含量沿壁厚不均匀—内低外高现象。采用分层固化或预浸资料可减少或防范这种现象。单纱张力(g)含胶量(%)0~533.885~1030.3815~2026.2025~30