不飽和聚酯樹脂.ppt

課件,7纏繞成型工藝,第七章纏繞成型工藝,7纏繞成型工藝,7.1概述,7.2芯模,7.3纏繞規(guī)律,7.4纏繞工藝設(shè)計(jì),課件,7.1.1纖維纏繞工藝的分類,第七章纏繞成型工藝,7.1概述,7.1.1纖維纏繞工藝的分類,纏繞工藝：,將浸過(guò)樹脂膠液的連續(xù)纖維或布帶，按照一定規(guī)律纏繞到芯模上，然后固化脫模成為復(fù)合材料制品的工藝過(guò)程。,決定產(chǎn)品形狀的模具,課件,7.1.1纖維纏繞工藝的分類,第七章纏繞成型工藝,繞線筒,張力控制器,預(yù)浸槽,小車,吐絲嘴,芯模,基本纖維纏繞機(jī),課件,第七章纏繞成型工藝,纏繞工藝流程圖,7.1.1纖維纏繞工藝的分類,課件,7.1.1纖維纏繞工藝的分類,第七章纏繞成型工藝,7.1.1.1干法纏繞,干法纏繞特點(diǎn)：,將預(yù)浸紗帶(或預(yù)浸布)，在纏繞機(jī)上經(jīng)加熱軟化至粘流狀態(tài)并纏繞到芯模上的成型工藝過(guò)程。,制品質(zhì)量穩(wěn)定(預(yù)浸紗由專用預(yù)浸設(shè)備制造，能較嚴(yán)格地控制紗帶的含膠量和尺寸)；纏繞速度快(100200m/min);纏繞設(shè)備清潔，勞動(dòng)衛(wèi)生條件好；預(yù)浸設(shè)備投資大。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.1.1.2濕法纏繞,將無(wú)捻粗紗(或布帶)經(jīng)浸膠后直接纏繞到芯模上的成型工藝過(guò)程。,特點(diǎn)：,不需要預(yù)浸漬設(shè)備，設(shè)備投資少；對(duì)材料要求不嚴(yán)，便于選材；紗片質(zhì)量不易控制和檢驗(yàn)；張力不易控制；膠液中存在大量溶劑，固化時(shí)易產(chǎn)生氣泡；浸膠輥、張力輥等要經(jīng)常維護(hù)刷洗。,7.1.1纖維纏繞工藝的分類,課件,第七章纏繞成型工藝,7.1.1.3半干法纏繞,將無(wú)捻粗紗(或布帶)浸膠后，隨即預(yù)烘干，然后纏繞到芯模上的成型工藝方法。,7.1.1纖維纏繞工藝的分類,特點(diǎn)：,與濕法相比，增加了烘干工序，除去了溶劑。與干法相比，無(wú)需整套的預(yù)浸設(shè)備，縮短了烘干時(shí)間，使纏繞過(guò)程可在室溫下進(jìn)行。提高了制品質(zhì)量。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.1.2纖維纏繞制品的優(yōu)點(diǎn),7.1.2纖維纏繞制品的優(yōu)點(diǎn),原因：,(i)材料表面缺陷是影響其強(qiáng)度的重要因素。表面積越大，缺陷率越高。纏繞纖維直徑很細(xì)，降低了微裂紋存在幾率；所用纖維主要是無(wú)捻粗紗由于沒(méi)有經(jīng)過(guò)紡織工序，強(qiáng)度損失大大減少。(ii)避免了布紋經(jīng)緯交織點(diǎn)與短切纖維末端的應(yīng)力集中(iii)可以控制纖維的方向和數(shù)量，使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)等強(qiáng)度結(jié)構(gòu)()增強(qiáng)材料纖維含量高達(dá)80%,(1)比強(qiáng)度高,課件,第七章纏繞成型工藝,所用增強(qiáng)材料大多是無(wú)捻粗紗等連續(xù)纖維，減少了紡織和其它加工費(fèi)用，材料成本低。,制品質(zhì)量高而穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化操作，生產(chǎn)效率高，便于大批量生產(chǎn)。,7.1.2纖維纏繞制品的優(yōu)點(diǎn),(2)可靠性高,(3)生產(chǎn)效率高,(4)材料成本低,課件,第七章纏繞成型工藝,7.1.3原材料,主要有纖維增強(qiáng)材料與樹脂基體兩大類,選擇原則,7.1.3原材料,纏繞制品的使用性能要求,工藝性要求,經(jīng)濟(jì)性要求,產(chǎn)品的各項(xiàng)設(shè)計(jì)性能指標(biāo),課件,第七章纏繞成型工藝,（1）增強(qiáng)材料,主要是中堿、無(wú)堿粗紗。另外有玻璃布帶、碳纖維、芳綸纖維等。應(yīng)根據(jù)不同產(chǎn)品對(duì)性能的要求進(jìn)行選用。,7.1.3原材料,(1)航空和航天制品多選用性能優(yōu)異價(jià)格昂貴的碳纖維和芳綸纖維，民用產(chǎn)品多選用連續(xù)玻璃纖維；(2)滿足制品的性能要求；(3)纖維都必須進(jìn)行表面處理；(4)與樹脂浸漬性好，浸透速度快；(5)各股纖維張力均勻；(6)成帶性好，不起毛，不斷頭。,選用要求：,改善與樹脂基體的浸潤(rùn)性和粘附性,課件,第七章纏繞成型工藝,（2）樹脂體系,樹脂及各種助劑、填料等,常用：,不飽和聚酯樹脂，環(huán)氧樹脂(雙酚A型)、酚醛環(huán)氧樹脂(環(huán)氧改性酚醛樹脂)。,7.1.3原材料,不飽和聚酯：含有非芳族的不飽和鍵,由不飽和二元羧酸或酸酐、飽和二元羧酸或酸酐與多元醇縮聚而成的具有酯鍵和不飽和雙鍵的相對(duì)分子質(zhì)量不高的線型高分子化合物。不飽和聚酯樹脂：在聚酯化縮聚反應(yīng)結(jié)束后，趁熱加入一定量的乙烯基單體，配成粘稠的液體，這樣的聚合物溶液稱之為不飽和聚酯樹脂。,課件,第七章纏繞成型工藝,環(huán)氧樹脂(雙酚A型),7.1.3原材料,分子結(jié)構(gòu)以分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)為特征,課件,第七章纏繞成型工藝,7.1.3原材料,酚醛環(huán)氧樹脂(環(huán)氧改性酚醛樹脂)。,酚類化合物與醛類化合物縮聚而得的樹脂，一般常指由苯酚和甲醛經(jīng)縮聚反應(yīng)而得的合成樹脂，它是最早合成的一類熱固性樹脂。,苯酚,甲醛,課件,第七章纏繞成型工藝,7.1.3原材料,熱塑性酚醛樹脂以酸類為催化劑，酚和醛的比例大于1，在合成過(guò)程中不會(huì)形成三向網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在進(jìn)一步的固化過(guò)程中必須加入固化劑?？扇堋⒖扇?，分子內(nèi)不含羥甲基。,或,課件,第七章纏繞成型工藝,7.1.3原材料,熱固性酚醛塑料甲醛過(guò)量，以酸或堿為催化劑，或甲醛雖不過(guò)量，但以堿為催化劑，含有可進(jìn)一步反應(yīng)的羥甲基活性基團(tuán)，如果合成不加以控制，會(huì)使體型縮聚反應(yīng)一直進(jìn)行至形成不熔、不溶的具有三向網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的固化樹脂。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.1.3原材料,課件,第七章纏繞成型工藝,7.1.3原材料,熱塑性酚醛樹脂與熱固性酚醛樹脂能相互轉(zhuǎn)化,課件,第七章纏繞成型工藝,選用要求：考慮制品的性能要求，如強(qiáng)度、耐熱、耐老化性等，工藝性好，對(duì)玻璃纖維有良好的粘結(jié)和浸潤(rùn)性，粘度低，固化溫度不高；斷裂延伸率與纖維匹配；固化收縮率低并毒性小;來(lái)源廣泛，價(jià)格低。,7.1.3原材料,課件,第七章纏繞成型工藝,7.1.4纏繞制品的應(yīng)用,軍工方面：,航空、航天、導(dǎo)彈（發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、高壓容器、導(dǎo)彈發(fā)射筒等）。,7.1.4纏繞制品的應(yīng)用,發(fā)動(dòng)機(jī)殼體,大型運(yùn)載火箭的燃料箱,課件,第七章纏繞成型工藝,7.1.4纏繞制品的應(yīng)用,纏繞復(fù)合材料壓力容器在航空、航天、造船等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。碳纖維和芳綸纖維纏繞的薄壁金屬內(nèi)襯高壓容器結(jié)構(gòu)效率高、性價(jià)比高，是航天飛機(jī)和人造地球衛(wèi)星的首選。充裝介質(zhì)有氮?dú)?、氧氣、氫氣和氦氣，形狀多為環(huán)形、球形和扁橢球形。,壓力容器,球形,橢球形,課件,第七章纏繞成型工藝,民用方面：,化工、石油、環(huán)保、建筑等領(lǐng)域的管道、貯罐、壓力容器等。,7.1.4纏繞制品的應(yīng)用,復(fù)合材料彎管制品,美國(guó)纖維纏繞管道總長(zhǎng)占整個(gè)運(yùn)輸工具的三分之一，所負(fù)擔(dān)供應(yīng)的能量(包括石油、天然氣、煤、電)占全國(guó)需用量的一半以上。我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中也已大量采用纖維纏繞管道。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.1.4纏繞制品的應(yīng)用,立式貯罐,課件,第七章纏繞成型工藝,7.1.4纏繞制品的應(yīng)用,小型壓力容器在個(gè)人生命保障系統(tǒng)獲得成功應(yīng)用：消防員、登山隊(duì)員的供氧器，特點(diǎn)：重量輕、便于攜帶、高疲勞壽命和高可靠性的綜合特性。,壓力容器,車用壓縮天然氣氣瓶,供養(yǎng)瓶,課件,第七章纏繞成型工藝,7.1.4纏繞制品的應(yīng)用,電氣工程中應(yīng)用,纖維纏繞技術(shù)制造輸配電電線桿、天線桿及工程車臂桿,纖維纏繞車用飛輪轉(zhuǎn)子,纖維纏繞天線桿,課件,第七章纏繞成型工藝,7.1.5纏繞工藝的現(xiàn)狀及發(fā)展,發(fā)展方向：高性能材料和功能材料，主要用于高科技領(lǐng)域；軍工使用轉(zhuǎn)向民用；提高自動(dòng)控制水平，提高生產(chǎn)效率；降低生產(chǎn)成本。,作業(yè)：1、干法纏繞、濕法纏繞的特點(diǎn)分別是什么？2、纏繞制品比強(qiáng)度高的原因是什么？,7.1.5纏繞工藝的現(xiàn)狀及發(fā)展,課件,第七章纏繞成型工藝,7.2芯模,7.2.1芯模材料,外形同制品內(nèi)腔形狀尺寸一致,對(duì)芯模要求,(1)足夠的強(qiáng)度和剛度。制造過(guò)程中要求芯模能夠保證制品的結(jié)構(gòu)尺寸及承受張力、固化熱應(yīng)力的載荷等。(2)必須滿足制品的精度要求。(3)制作工藝簡(jiǎn)單、周期短，材料來(lái)源廣，價(jià)格低。(4)制品完成后，要求芯模能順利清除干凈，而不影響制品質(zhì)量。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.2.1芯模材料,7.2.1.1常用材料,7.2.1芯模材料,主要是鋼材、木材、塑料、鋁、石膏、水泥、低熔點(diǎn)金屬、低熔點(diǎn)鹽類等,國(guó)外較多用，制造芯模時(shí)將其熔化澆鑄成殼體，脫模時(shí)加入熱水?dāng)嚢枞芙饣蛴谜羝刍?課件,第七章纏繞成型工藝,7.2.1芯模材料,7.2.1.2芯模材料對(duì)制品的影響,膨脹系數(shù)影響產(chǎn)品尺寸精度；彈性模量影響產(chǎn)品力學(xué)性能及尺寸精度；導(dǎo)熱系數(shù)影響產(chǎn)品固化度；芯模中水份影響產(chǎn)品固化，甚至引起分層開裂。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.2.1芯模材料,石膏芯模同金屬材料相比優(yōu)缺點(diǎn)：,優(yōu)點(diǎn)：,缺點(diǎn)：,價(jià)格低廉；成型工藝簡(jiǎn)單，容易成型各種復(fù)雜形狀；特別是不宜進(jìn)行機(jī)械加工的大型制品更為適宜；脫模容易。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.2.1.3選擇芯模材料應(yīng)注意的問(wèn)題,7.2.1芯模材料,選定芯模材料應(yīng)根據(jù)制品的生產(chǎn)批量、尺寸形狀及性能要求來(lái)確定；(2)芯模材料不為樹脂腐蝕，不能影響樹脂系統(tǒng)固化；(3)多孔性材料有吸濕性，使用前必須烘干；(4)為保證纏繞制品尺寸均勻，芯模材料的成分亦應(yīng)均勻。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.2.2芯模的結(jié)構(gòu)形式,7.2.2.1實(shí)心或空心整體式芯模,采用易敲碎的材料;可溶或易熔鹽類；低熔點(diǎn)金屬；由可溶或易熔粘結(jié)劑粘起來(lái)的集合體。,7.2.2芯模的結(jié)構(gòu)形式,將其熔化用鑄造法澆鑄成殼體，脫模時(shí)加入熱水溶解。,加熱熔化鑄造成空心殼體，脫模時(shí)采用蒸汽熔化,課件,第七章纏繞成型工藝,7.2.2.2組合式芯模,分瓣式,7.2.2芯模的結(jié)構(gòu)形式,采用弓形鋁合金片構(gòu)成回轉(zhuǎn)體，外表面涂刮一層石膏層,采用石膏隔板支撐金屬細(xì)管，捆扎后外表刮石膏，封頭亦用石膏制作,用金屬管捆扎成芯模，外表層刮石膏,全部采用金屬構(gòu)件裝配，外表層刮石膏,隔板式,捆扎式,框架裝配式,課件,第七章纏繞成型工藝,7.2.2.3石膏隔板組合式芯模,石膏隔板組合式芯模,7.2.2芯模的結(jié)構(gòu)形式,由芯軸、預(yù)制石膏板、鋁管及石膏面層等部分構(gòu)成,優(yōu)點(diǎn)：,高溫固化，石膏脫水對(duì)制品質(zhì)量有影響，不適于加壓固化；一個(gè)芯模使用一次，僅適用于單件和小批量生產(chǎn),成型工藝簡(jiǎn)單、成本低，適用于大型芯模，尺寸精度高,缺點(diǎn)：,課件,第七章纏繞成型工藝,7.2.2.4管道芯模,整體式芯模,開縮式芯模,整體式芯模,用于直徑小于800mm的管子生產(chǎn),開縮式芯模,用于直徑大于800mm的管子生產(chǎn),整體式芯模的要求：,1、具有經(jīng)拋光的高精度表面,2、具有錐度，不小于1/1000(便于脫模),7.2.2芯模的結(jié)構(gòu)形式,芯模有中心軸，沿軸一定距離有一組可伸縮輻條式機(jī)構(gòu)支撐輪狀環(huán)。用于支撐芯模外殼。脫模時(shí)，通過(guò)液壓的機(jī)械裝置，使芯模收縮并從固化的制品中脫下來(lái)、然后再將芯?；謴?fù)到原始位置。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.2.3芯模設(shè)計(jì),7.2.2芯模的結(jié)構(gòu)形式,基本要求,(1)能夠承受纏繞過(guò)程的工作荷載、自重及加工時(shí)的機(jī)械荷載；(2)具有定剛度，在使用期間保持合乎要求的尺寸；(3)能經(jīng)受固化溫度的作用；(4)易于脫模。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.2.2芯模的結(jié)構(gòu)形式,芯模設(shè)計(jì)的內(nèi)容,(1)芯模材料及結(jié)構(gòu)型式的選定；(2)脫模方法及程序的制定(大型組裝式芯模)；(3)總體結(jié)構(gòu)與芯模零部件設(shè)計(jì)，包括剛度、強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算；(4)芯模制造的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析。,7.2.3.3芯模強(qiáng)度、剛度計(jì)算,課件,第七章纏繞成型工藝,7.3纏繞規(guī)律,學(xué)習(xí)內(nèi)容,7.3纏繞規(guī)律,7.3.1概述,7.3.2螺旋纏繞線型,7.3.3轉(zhuǎn)速比,課件,第七章纏繞成型工藝,7.3.1概述,1.纏繞規(guī)律的內(nèi)容,7.3纏繞規(guī)律,2.纏繞線型分類,？,描述紗片均勻、穩(wěn)定、連續(xù)、排布在芯模表面，以及芯模與導(dǎo)絲頭間運(yùn)動(dòng)關(guān)系的規(guī)律。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.3纏繞規(guī)律,(1)纖維既不重疊又不離縫，均勻連續(xù)布滿芯模表面。,(2)纖維在芯模表面位置穩(wěn)定，不打滑。,注意,課件,第七章纏繞成型工藝,2.纏繞線型分類,環(huán)向纏繞,縱向纏繞,螺旋纏繞,7.3纏繞規(guī)律,芯模繞自軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)絲頭在筒身區(qū)間作平行于軸線方向運(yùn)動(dòng)。芯模自轉(zhuǎn)一周，導(dǎo)絲頭近似移動(dòng)一個(gè)紗片寬度的纏繞。(只能纏繞直筒段),環(huán)向纏繞,纏繞角通常為85-90,封頭,紗帶,筒身,b,課件,第七章纏繞成型工藝,紗片螺距：,WDctg,紗片寬：,bWsin=DctgsinDcos,環(huán)向纏繞參數(shù)關(guān)系圖,7.3纏繞規(guī)律,課件,第七章纏繞成型工藝,(2)螺旋纏繞,芯模繞自軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)絲頭依特定速度沿芯模軸線方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。,可以纏繞圓筒段，也可纏繞端頭(封頭)。,纖維纏繞軌跡：,由圓筒上的螺旋線和封頭上與極孔相切的空間曲線組成。,螺旋纏繞,7.3纏繞規(guī)律,課件,第七章纏繞成型工藝,(2)螺旋纏繞,定義：,芯模繞自軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)絲頭依特定速度沿芯模軸線方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的纏繞方式。,此纏繞方式不僅可以纏繞圓筒段，也可纏繞端頭(封頭)。,纖維纏繞軌跡：,由圓筒上的螺旋線和封頭上與極孔相切的空間曲線組成。,螺旋纏繞,7.3纏繞規(guī)律,課件,第七章纏繞成型工藝,（3）縱向纏繞（又稱平面纏繞）,導(dǎo)絲頭在固定平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，芯模繞自軸慢速旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)絲頭轉(zhuǎn)一周，芯模轉(zhuǎn)動(dòng)微小角度，反映在芯模表面上近似一個(gè)紗片寬度。,平面纏繞,7.3纏繞規(guī)律,紗片與芯模軸線間成025交角，纖維軌跡是一條單圓平面封閉曲線。,課件,第七章纏繞成型工藝,平面纏繞、纏繞角的正切值：,平面纏繞參數(shù)關(guān)系圖,7.3纏繞規(guī)律,紗片與芯模的交角,r1、r2兩封頭極孔半徑；lc筒身段長(zhǎng)度；le1、le2兩封頭高度。,課件,第七章纏繞成型工藝,平面纏繞的速比：,單位時(shí)間內(nèi)，芯模旋轉(zhuǎn)周數(shù)與導(dǎo)絲頭繞芯模旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)比或繞絲頭轉(zhuǎn)一圈時(shí)導(dǎo)絲頭繞芯模旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)。,7.3纏繞規(guī)律,紗片寬度,纏繞角,課件,第七章纏繞成型工藝,證明：,因?yàn)樾灸＾D(zhuǎn)一周時(shí)，恰好紗片在芯模上布滿一層。設(shè)此時(shí)導(dǎo)絲頭轉(zhuǎn)了n圈，由速比定義有：,在芯模筒段，紗片的有效寬度,7.3纏繞規(guī)律,課件,第七章纏繞成型工藝,纏滿整個(gè)筒體的必要條件：,=,則：,7.3纏繞規(guī)律,作業(yè)：1、什么是螺旋纏繞？2、寫出平面纏繞速比的表達(dá)式并加以證明。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.3.2螺旋纏繞線型,7.3.2.1纖維在芯模表面均勻布滿的條件,（1）一個(gè)完整循環(huán)的概念,螺旋纏繞時(shí)，由導(dǎo)絲頭引入的纖維自芯模上某點(diǎn)開始(空間點(diǎn))，導(dǎo)絲頭經(jīng)過(guò)若干次往返運(yùn)動(dòng)后，又纏回到原來(lái)的起始點(diǎn)上(空間點(diǎn))。這樣在芯模上所完成的一次(不重復(fù))布線稱為“標(biāo)準(zhǔn)線”。完成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)線纏繞稱為一個(gè)完整循環(huán)。,“標(biāo)準(zhǔn)線”是反映纏繞規(guī)律的基本線型。,7.3.2螺旋纏繞線型,連續(xù)纖維纏繞在芯模表面上的排布型式,課件,第七章纏繞成型工藝,7.3.2螺旋纏繞線型,機(jī)器纏繞芯模數(shù)個(gè)來(lái)回后的纖維分布,彎管芯模，灰色為圓環(huán)面，綠色為柱面,課件,第七章纏繞成型工藝,7.3.2螺旋纏繞線型,復(fù)合材料彎管成品,導(dǎo)絲頭纏繞芯模一層后的纖維分布,課件,第七章纏繞成型工藝,（2）一個(gè)完整循環(huán)的切點(diǎn)數(shù)及分布規(guī)律,a、切點(diǎn)位置“時(shí)序相鄰”和“位置相鄰”的概念,在極孔圓周上按時(shí)間順序相繼出現(xiàn)的兩個(gè)切點(diǎn)稱為時(shí)序相鄰的兩切點(diǎn)。,時(shí)序相鄰的切點(diǎn)的位置只能有兩種情況：,1)兩切點(diǎn)緊密排布，中間不能再加入其他切點(diǎn)，稱為兩切點(diǎn)“位置相鄰”。,2)兩切點(diǎn)之間還可以加入其他切點(diǎn)，稱兩切點(diǎn)位置不相鄰。,7.3.2螺旋纏繞線型,課件,第七章纏繞成型工藝,b、單切點(diǎn)與多切點(diǎn)的概念,多切點(diǎn)纏繞,7.3.2螺旋纏繞線型,單切點(diǎn)纏繞,完成一個(gè)完整循環(huán)纏繞，極孔圓周上只有一個(gè)切點(diǎn)的情況。,完成一個(gè)完整循環(huán)纏繞，極孔圓周上有多個(gè)切點(diǎn)的情況,課件,第七章纏繞成型工藝,完成一個(gè)完整的循環(huán)纏繞有兩種情況：,1)時(shí)序相鄰的兩切點(diǎn)位置也相鄰。即在出現(xiàn)與初始切點(diǎn)位置相鄰的切點(diǎn)以前，極孔上只有一個(gè)切點(diǎn)，這種纏繞線形稱單切點(diǎn)線型。,2)在出現(xiàn)與起始切點(diǎn)位置相鄰的切點(diǎn)以前，極孔上已經(jīng)出現(xiàn)了兩個(gè)或兩個(gè)以上切點(diǎn)，即時(shí)序相鄰切點(diǎn)位置不相鄰，這種纏繞線形稱為多切點(diǎn)線型。,7.3.2螺旋纏繞線型,課件,第七章纏繞成型工藝,在極孔上的切點(diǎn)線型排布,單切點(diǎn)與雙切點(diǎn)排布圖,7.3.2螺旋纏繞線型,單切點(diǎn)線型雙切點(diǎn)線型,纖維從切點(diǎn)1繞到與它時(shí)序相鄰的切點(diǎn)2時(shí)，芯模轉(zhuǎn)過(guò)中心角為360o/2,課件,第七章纏繞成型工藝,多切點(diǎn)的排布圖,7.3.2螺旋纏繞線型,n=3n=4n=5,1,2,3,1,2,3,1,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4,5,1,4,2,5,3,1,3,5,2,4,1,5,4,3,2,課件,第七章纏繞成型工藝,c、一個(gè)完整循環(huán)的n個(gè)切點(diǎn)必將等分極孔圓周,由于芯模勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，絲嘴每往返一次的時(shí)間又相同。因此，一個(gè)完整循環(huán)的n點(diǎn)切點(diǎn)必將等分極孔圓周。,3）纖維在芯模表面均勻布滿的條件,a、一個(gè)完整循環(huán)的諸切點(diǎn)均布在極孔圓周上。,b、位置相鄰的兩切點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的紗片在筒身段錯(cuò)開的距離等于一個(gè)紗片寬度。,7.3.2螺旋纏繞線型,課件,第七章纏繞成型工藝,7.3.2.2纖維纏繞芯模轉(zhuǎn)角(即纏繞中心角)與線型的關(guān)系,設(shè)完成一個(gè)n切點(diǎn)的完整循環(huán)纏繞，芯模轉(zhuǎn)角為，導(dǎo)絲頭每往返一次芯模轉(zhuǎn)角為n，則：,n/n,n的推導(dǎo)：,單切點(diǎn)：1=(1+N)360（N=0，1，2，）其中是使位置相鄰的兩切點(diǎn)對(duì)應(yīng)的紗片在筒身段錯(cuò)開一個(gè)紗片的距離。,7.3.2螺旋纏繞線型,當(dāng)從切點(diǎn)1繞到切點(diǎn)2或從切點(diǎn)2繞到切點(diǎn)3時(shí)，芯模轉(zhuǎn)過(guò)中心角將是360土，或者再加上360的整數(shù)倍。,課件,第七章纏繞成型工藝,兩切點(diǎn)：一個(gè)完整循環(huán)導(dǎo)絲頭往返2次才錯(cuò)過(guò)一個(gè)，導(dǎo)絲頭往返一次時(shí)應(yīng)錯(cuò)開/2。,7.3.2螺旋纏繞線型,2=(1+N)360/2=(1/2+N)360/2,課件,第七章纏繞成型工藝,三切點(diǎn)：,n個(gè)切點(diǎn)：,7.3.2螺旋纏繞線型,3=(1+N)360/3=(1/3+N)360/3,n=(1+N)360/n=(1/n+N)360/n,課件,第七章纏繞成型工藝,則對(duì)于n有：,n（K/n+N）360/n,K值需要使K/n為最簡(jiǎn)真分?jǐn)?shù)。,但是，n3時(shí)各切點(diǎn)的排序與時(shí)間順序不一定一致，例如3有2個(gè)值：,3-1=（1/3+N）360/33-2=（2/3+N）360/3,5有4個(gè)值：5-1=（1/5+N）360/55-2=（2/5+N）360/55-3=（3/5+N）360/55-4=（4/5+N）360/5,7.3.2螺旋纏繞線型,課件,第七章纏繞成型工藝,在一個(gè)完整循環(huán)中，切點(diǎn)數(shù)不同，纖維纏繞的線型不同，導(dǎo)絲頭往返一次芯模轉(zhuǎn)角不同；如果在一個(gè)完整的循環(huán)中，切點(diǎn)數(shù)相同而切點(diǎn)排布順序不同，則線型也不相同，導(dǎo)絲頭往返一次的芯模轉(zhuǎn)角也不同。,7.3.2螺旋纏繞線型,導(dǎo)絲頭往返一次的轉(zhuǎn)數(shù)可作為纏繞線型的“代號(hào)”。,課件,第七章纏繞成型工藝,“線型”以導(dǎo)絲頭往返一次芯模旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)表示:,S0n/360,M=K+nN,S0-表示線型；M一個(gè)完整循環(huán)芯模轉(zhuǎn)數(shù)；n切點(diǎn)數(shù)，也是一個(gè)完整循環(huán)導(dǎo)絲頭往返次數(shù)。,7.3.2螺旋纏繞線型,不考慮芯模轉(zhuǎn)角微調(diào)量,n(K/n+N)360/n,S0K/n+NM/n,連續(xù)纖維纏繞在芯模表面上的排布型式,課件,第七章纏繞成型工藝,7.3.3螺旋纏繞的轉(zhuǎn)速比,單位時(shí)間內(nèi)，芯模轉(zhuǎn)數(shù)與導(dǎo)絲頭往返次數(shù)之比，完成一個(gè)完整循環(huán)，芯模轉(zhuǎn)數(shù)與導(dǎo)絲頭往返次數(shù)之比。,7.3.3轉(zhuǎn)速比,一個(gè)完整循環(huán)的芯模轉(zhuǎn)數(shù),一個(gè)完整循環(huán)中導(dǎo)絲頭往返數(shù),不同的線型嚴(yán)格對(duì)應(yīng)著不同的轉(zhuǎn)速比,定義線型在數(shù)值上等于轉(zhuǎn)速比,課件,第七章纏繞成型工藝,考慮到速比微調(diào)部分(即紗片寬度對(duì)應(yīng)角度)的影響，實(shí)際轉(zhuǎn)速比：,7.3.3轉(zhuǎn)速比,n=(K/n+N)360/n,課件,第七章纏繞成型工藝,7.4纏繞工藝設(shè)計(jì),纏繞工藝設(shè)計(jì)包含內(nèi)容：,根據(jù)產(chǎn)品使用和設(shè)計(jì)要求、技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)造型、纏繞線型和芯模設(shè)計(jì)；選擇原材料；根據(jù)產(chǎn)品強(qiáng)度要求、原材料性能及纏繞線型進(jìn)行纏繞層數(shù)計(jì)算；根據(jù)選定的原材料和工藝方法，確定工藝流程及工藝參數(shù)；根據(jù)纏繞線型選定纏繞設(shè)備，或?yàn)槔p繞設(shè)備設(shè)計(jì)提供參數(shù)。,7.4纏繞工藝設(shè)計(jì),課件,第七章纏繞成型工藝,7.4.2纏繞類型的選擇,纏繞類型選擇考慮因素,制品的結(jié)構(gòu)形狀和幾何尺寸,7.4纏繞工藝設(shè)計(jì),強(qiáng)度要求,載荷特性,纏繞設(shè)備,課件,第七章纏繞成型工藝,(1)制品的結(jié)構(gòu)形狀和幾何尺寸,7.4纏繞工藝設(shè)計(jì),平面纏繞適合于球形、扁橢球形、長(zhǎng)徑比小于4的筒形制品。也適用于兩封頭不等極孔容器的纏繞。長(zhǎng)形管狀制品一般采用螺旋纏繞。,為防止纖維打滑，平面纏繞通常采用預(yù)浸紗纏繞，同時(shí)，極孔直徑一般不超過(guò)筒體直徑的30%。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.4纏繞工藝設(shè)計(jì),纖維在筒身上交叉程度相當(dāng)大，從強(qiáng)度觀點(diǎn)看是不利的。,螺旋纏繞,因?yàn)榻徊纥c(diǎn)處的纖維在承載狀態(tài)下有被拉直的趨勢(shì)，纖維交叉程度大就容易產(chǎn)生分層和損壞；其次，由于纖維交叉孔隙率偏高，而孔隙率是使制品剪切強(qiáng)度降低的主要原因。,纖維在筒體是不交叉的，而以完整的纏繞層依次逐層重疊，排列較好。因此，平面纏繞可望獲得高強(qiáng)度，并因而減輕制品質(zhì)量。,平面纏繞,(2)強(qiáng)度要求,課件,第七章纏繞成型工藝,7.4纏繞工藝設(shè)計(jì),平面纏繞,環(huán)向纏繞,螺旋纏繞,課件,第七章纏繞成型工藝,(3)載荷特性,7.4纏繞工藝設(shè)計(jì),當(dāng)制品受到內(nèi)壓以外的荷載，設(shè)計(jì)靈活性較大。只要改變各方向玻璃纖維的數(shù)量就能獨(dú)立和方便地調(diào)變縱向和環(huán)向強(qiáng)度。,平面和環(huán)向組合纏繞,螺旋纏繞,在設(shè)計(jì)和工藝上對(duì)于內(nèi)壓以外荷載的適應(yīng)性較差。,(4)纏繞設(shè)備,課件,第七章纏繞成型工藝,7.4.3螺旋纏繞線型參數(shù)選擇,7.4纏繞工藝設(shè)計(jì),纏繞角,切點(diǎn)數(shù),封頭包絡(luò)圓,纏繞程序,鏈條長(zhǎng)度,紗片與芯模軸線的交角,課件,第七章纏繞成型工藝,濕法纏繞，實(shí)際纏繞角應(yīng)控制在與測(cè)地線纏繞角()偏離810以內(nèi)。,7.4纏繞工藝設(shè)計(jì),纏繞角,選定線型的纏繞角應(yīng)等于或接近測(cè)地線纏繞角,不滑線的穩(wěn)定要求封頭的等強(qiáng)度要求,曲面上兩點(diǎn)之間的短程線，是在一個(gè)曲面上，每一點(diǎn)處測(cè)地曲率均為零的曲線。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.4纏繞工藝設(shè)計(jì),切點(diǎn)數(shù),封頭包絡(luò)圓,選少切點(diǎn)線型。切點(diǎn)數(shù)越多，纖維交叉次數(shù)越多，使極孔附近區(qū)域的纖維堆積架空現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致應(yīng)力集中，影響纖維強(qiáng)度的發(fā)揮。,極孔包絡(luò)圓應(yīng)逐漸擴(kuò)大，使纖維在極孔周圍排布均勻，減輕纖維在極孔附近的堆積。,減弱應(yīng)力集中程度，不致使封頭外形曲線發(fā)生過(guò)大變化，有利纖維強(qiáng)度的發(fā)揮。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.4纏繞工藝設(shè)計(jì),纏繞程序,鏈條長(zhǎng)度,螺旋纏繞與環(huán)向纏繞應(yīng)交替進(jìn)行,對(duì)于小車環(huán)鏈?zhǔn)嚼p繞機(jī)，纏繞角不宜選大小。否則，將使鏈條長(zhǎng)度增大，設(shè)備笨重。同時(shí)超越長(zhǎng)度也增大，使纏繞張力難以控制。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.4.4纏繞工藝參數(shù),纏繞工藝過(guò)程：,芯模或內(nèi)襯制造、膠液配制、纖維烘干和熱處理、浸膠、膠紗烘干、纏繞、固化、檢測(cè)等。,石蠟浸潤(rùn)劑型纖維，350，57h（除去纖維表面蠟類物質(zhì)）。,7.4纏繞工藝設(shè)計(jì),纖維熱處理：,增強(qiáng)型浸潤(rùn)劑無(wú)捻紗，6080，24h；,課件,第七章纏繞成型工藝,7.4纏繞工藝設(shè)計(jì),熱處理?xiàng)l件與殘油量的關(guān)系,熱處理?xiàng)l件與強(qiáng)力的關(guān)系,課件,第七章纏繞成型工藝,浸膠與膠液含量,7.4纏繞工藝設(shè)計(jì),影響制品質(zhì)量和厚度；影響制品的強(qiáng)度：含膠量過(guò)高，制品復(fù)合強(qiáng)度降低，含膠量過(guò)低，制品孔隙率增加，制品氣密性、耐老化性及剪切強(qiáng)度下降。膠液含量過(guò)大的變化會(huì)引起不均勻的應(yīng)力分布，并在某些區(qū)域引起破壞。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.4纏繞工藝設(shè)計(jì),沉浸式浸膠,表面帶膠式浸膠,浸膠方式：,通過(guò)擠膠輥壓力來(lái)控制含膠量,通過(guò)控制刮刀與膠輥距離，以改變膠輥表面膠層厚度，從而控制含膠量。,浸膠槽應(yīng)裝備恒溫水浴，以控制膠液溫度(粘度)。,膠含量控制：20左右,膠液粘度：0.351.0Pa.S,課件,第七章纏繞成型工藝,纏繞張力的影響：,7.4纏繞工藝設(shè)計(jì),纖維纏繞過(guò)程中所受的張緊力,制品機(jī)械性能,制品密實(shí)度,含膠量,課件,第七章纏繞成型工藝,張力過(guò)小，制品強(qiáng)度偏低，容器充壓時(shí)變形大，疲勞性能差；張力過(guò)大纖維磨損大，使纖維強(qiáng)度損失，制品強(qiáng)度下降。張力大小應(yīng)適中、均勻。,7.4纏繞工藝設(shè)計(jì),制品機(jī)械性能,采用低捻度、張力均勻的纖維，并應(yīng)盡量保持紗片內(nèi)各束纖維是平行的,剪切強(qiáng)度與張力的關(guān)系,課件,第七章纏繞成型工藝,7.4纏繞工藝設(shè)計(jì),制品密實(shí)度,纏繞在曲面上的纖維，其纏繞張力產(chǎn)生的垂直于芯模表面的法向力。,接觸成型壓力,T0纏繞張力，N/cm；r芯模半徑，cm；纏繞角,使制品致密,體積密度與成型壓力關(guān)系,課件,第七章纏繞成型工藝,7.4纏繞工藝設(shè)計(jì),含膠量,濕法纏繞中，由于纏繞張力的徑向分量法向壓力的作用，膠液將