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纏繞工藝設計,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合材料制品的工藝過程。,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,預浸槽,小車,吐絲嘴,芯模,基本纖維纏繞機,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：,將預浸紗帶(或預浸布)，在纏繞機上經(jīng)加熱軟化至粘流狀態(tài)并纏繞到芯模上的成型工藝過程。,制品質(zhì)量穩(wěn)定(預浸紗由專用預浸設備制造，能較嚴格地控制紗帶的含膠量和尺寸)；纏繞速度快(100200m/min);纏繞設備清潔，勞動衛(wèi)生條件好；預浸設備投資大。,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程。,特點：,不需要預浸漬設備，設備投資少；對材料要求不嚴，便于選材；紗片質(zhì)量不易控制和檢驗；張力不易控制；膠液中存在大量溶劑，固化時易產(chǎn)生氣泡；浸膠輥、張力輥等要經(jīng)常維護刷洗。,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,將無捻粗紗(或布帶)浸膠后，隨即預烘干，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：,與濕法相比，增加了烘干工序，除去了溶劑。與干法相比，無需整套的預浸設備，縮短了烘干時間，使纏繞過程可在室溫下進行。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,7.1.2纖維纏繞制品的優(yōu)點,原因：,(i)材料表面缺陷是影響其強度的重要因素。表面積越大，缺陷率越高。纏繞纖維直徑很細，降低了微裂紋存在幾率；所用纖維主要是無捻粗紗由于沒有經(jīng)過紡織工序，強度損失大大減少。(ii)避免了布紋經(jīng)緯交織點與短切纖維末端的應力集中(iii)可以控制纖維的方向和數(shù)量，使產(chǎn)品實現(xiàn)等強度結(jié)構(gòu)()增強材料纖維含量高達80%,(1)比強度高,課件,第七章纏繞成型工藝,所用增強材料大多是無捻粗紗等連續(xù)纖維，減少了紡織和其它加工費用，材料成本低。,制品質(zhì)量高而穩(wěn)定，可實現(xiàn)機械化、自動化操作，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,(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)濟性要求,產(chǎn)品的各項設計性能指標,課件,第七章纏繞成型工藝,（1）增強材料,主要是中堿、無堿粗紗。另外有玻璃布帶、碳纖維、芳綸纖維等。應根據(jù)不同產(chǎn)品對性能的要求進行選用。,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，在合成過程中不會形成三向網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，在進一步的固化過程中必須加入固化劑。可溶、可熔，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量，以酸或堿為催化劑，或甲醛雖不過量，但以堿為催化劑，含有可進一步反應的羥甲基活性基團，如果合成不加以控制，會使體型縮聚反應一直進行至形成不熔、不溶的具有三向網(wǎng)絡結(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，如強度、耐熱、耐老化性等，工藝性好，對玻璃纖維有良好的粘結(jié)和浸潤性，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;來源廣泛，價格低。,7.1.3原材料,課件,第七章纏繞成型工藝,7.1.4纏繞制品的應用,軍工方面：,航空、航天、導彈（發(fā)動機殼體、高壓容器、導彈發(fā)射筒等）。,7.1.4纏繞制品的應用,發(fā)動機殼體,大型運載火箭的燃料箱,課件,第七章纏繞成型工藝,7.1.4纏繞制品的應用,纏繞復合材料壓力容器在航空、航天、造船等領域獲得廣泛應用。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、性價比高，是航天飛機和人造地球衛(wèi)星的首選。充裝介質(zhì)有氮氣、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、建筑等領域的管道、貯罐、壓力容器等。,7.1.4纏繞制品的應用,復合材料彎管制品,美國纖維纏繞管道總長占整個運輸工具的三分之一，所負擔供應的能量(包括石油、天然氣、煤、電)占全國需用量的一半以上。我國工業(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纏繞制品的應用,小型壓力容器在個人生命保障系統(tǒng)獲得成功應用：消防員、登山隊員的供氧器，特點：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纏繞制品的應用,電氣工程中應用,纖維纏繞技術制造輸配電電線桿、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，主要用于高科技領域；軍工使用轉(zhuǎn)向民用；提高自動控制水平，提高生產(chǎn)效率；降低生產(chǎn)成本。,作業(yè)：1、干法纏繞、濕法纏繞的特點分別是什么？2、纏繞制品比強度高的原因是什么？,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,對芯模要求,(1)足夠的強度和剛度。制造過程中要求芯模能夠保證制品的結(jié)構(gòu)尺寸及承受張力、固化熱應力的載荷等。(2)必須滿足制品的精度要求。(3)制作工藝簡單、周期短，材料來源廣，價格低。(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、低熔點金屬、低熔點鹽類等,國外較多用，制造芯模時將其熔化澆鑄成殼體，脫模時加入熱水攪拌溶解或用蒸汽熔化。,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)品力學性能及尺寸精度；導熱系數(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：,優(yōu)點：,缺點：,價格低廉；成型工藝簡單，容易成型各種復雜形狀；特別是不宜進行機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選擇芯模材料應注意的問題,7.2.1芯模材料,選定芯模材料應根據(jù)制品的生產(chǎn)批量、尺寸形狀及性能要求來確定；(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；低熔點金屬；由可溶或易熔粘結(jié)劑粘起來的集合體。,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，脫模時加入熱水溶解。,加熱熔化鑄造成空心殼體，脫模時采用蒸汽熔化,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、預制石膏板、鋁管及石膏面層等部分構(gòu)成,優(yōu)點：,高溫固化，石膏脫水對制品質(zhì)量有影響，不適于加壓固化；一個芯模使用一次，僅適用于單件和小批量生產(chǎn),成型工藝簡單、成本低，適用于大型芯模，尺寸精度高,缺點：,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構(gòu)支撐輪狀環(huán)。用于支撐芯模外殼。脫模時，通過液壓的機械裝置，使芯模收縮并從固化的制品中脫下來、然后再將芯模恢復到原始位置。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.2.3芯模設計,7.2.2芯模的結(jié)構(gòu)形式,基本要求,(1)能夠承受纏繞過程的工作荷載、自重及加工時的機械荷載；(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,芯模設計的內(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)與芯模零部件設計，包括剛度、強度設計計算；(4)芯模制造的技術經(jīng)濟指標分析。,7.2.3.3芯模強度、剛度計算,課件,第七章纏繞成型工藝,7.3纏繞規(guī)律,學習內(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，以及芯模與導絲頭間運動關系的規(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，導絲頭在筒身區(qū)間作平行于軸線方向運動。芯模自轉(zhuǎn)一周，導絲頭近似移動一個紗片寬度的纏繞。(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，導絲頭依特定速度沿芯模軸線方向往復運動。,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，導絲頭依特定速度沿芯模軸線方向往復運動的纏繞方式。,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）,導絲頭在固定平面內(nèi)做勻速圓周運動，芯模繞自軸慢速旋轉(zhuǎn)，導絲頭轉(zhuǎn)一周，芯模轉(zhuǎn)動微小角度，反映在芯模表面上近似一個紗片寬度。,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：,單位時間內(nèi)，芯模旋轉(zhuǎn)周數(shù)與導絲頭繞芯模旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)比或繞絲頭轉(zhuǎn)一圈時導絲頭繞芯模旋轉(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：,因為芯模轉(zhuǎn)一周時，恰好紗片在芯模上布滿一層。設此時導絲頭轉(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）一個完整循環(huán)的概念,螺旋纏繞時，由導絲頭引入的纖維自芯模上某點開始(空間點)，導絲頭經(jīng)過若干次往返運動后，又纏回到原來的起始點上(空間點)。這樣在芯模上所完成的一次(不重復)布線稱為“標準線”。完成一個標準線纏繞稱為一個完整循環(huán)。,“標準線”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,機器纏繞芯模數(shù)個來回后的纖維分布,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,復合材料彎管成品,導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）一個完整循環(huán)的切點數(shù)及分布規(guī)律,a、切點位置“時序相鄰”和“位置相鄰”的概念,在極孔圓周上按時間順序相繼出現(xiàn)的兩個切點稱為時序相鄰的兩切點。,時序相鄰的切點的位置只能有兩種情況：,1)兩切點緊密排布，中間不能再加入其他切點，稱為兩切點“位置相鄰”。,2)兩切點之間還可以加入其他切點，稱兩切點位置不相鄰。,7.3.2螺旋纏繞線型,課件,第七章纏繞成型工藝,b、單切點與多切點的概念,多切點纏繞,7.3.2螺旋纏繞線型,單切點纏繞,完成一個完整循環(huán)纏繞，極孔圓周上只有一個切點的情況。,完成一個完整循環(huán)纏繞，極孔圓周上有多個切點的情況,課件,第七章纏繞成型工藝,完成一個完整的循環(huán)纏繞有兩種情況：,1)時序相鄰的兩切點位置也相鄰。即在出現(xiàn)與初始切點位置相鄰的切點以前，極孔上只有一個切點，這種纏繞線形稱單切點線型。,2)在出現(xiàn)與起始切點位置相鄰的切點以前，極孔上已經(jīng)出現(xiàn)了兩個或兩個以上切點，即時序相鄰切點位置不相鄰，這種纏繞線形稱為多切點線型。,7.3.2螺旋纏繞線型,課件,第七章纏繞成型工藝,在極孔上的切點線型排布,單切點與雙切點排布圖,7.3.2螺旋纏繞線型,單切點線型雙切點線型,纖維從切點1繞到與它時序相鄰的切點2時，芯模轉(zhuǎn)過中心角為360o/2,課件,第七章纏繞成型工藝,多切點的排布圖,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、一個完整循環(huán)的n個切點必將等分極孔圓周,由于芯模勻速轉(zhuǎn)動，絲嘴每往返一次的時間又相同。因此，一個完整循環(huán)的n點切點必將等分極孔圓周。,3）纖維在芯模表面均勻布滿的條件,a、一個完整循環(huán)的諸切點均布在極孔圓周上。,b、位置相鄰的兩切點所對應的紗片在筒身段錯開的距離等于一個紗片寬度。,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)與線型的關系,設完成一個n切點的完整循環(huán)纏繞，芯模轉(zhuǎn)角為，導絲頭每往返一次芯模轉(zhuǎn)角為n，則：,n/n,n的推導：,單切點：1=(1+N)360（N=0，1，2，）其中是使位置相鄰的兩切點對應的紗片在筒身段錯開一個紗片的距離。,7.3.2螺旋纏繞線型,當從切點1繞到切點2或從切點2繞到切點3時，芯模轉(zhuǎn)過中心角將是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：一個完整循環(huán)導絲頭往返2次才錯過一個，導絲頭往返一次時應錯開/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：,n個切點：,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,則對于n有：,n（K/n+N）360/n,K值需要使K/n為最簡真分數(shù)。,但是，n3時各切點的排序與時間順序不一定一致，例如3有2個值：,3-1=（1/3+N）360/33-2=（2/3+N）360/3,5有4個值：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,在一個完整循環(huán)中，切點數(shù)不同，纖維纏繞的線型不同，導絲頭往返一次芯模轉(zhuǎn)角不同；如果在一個完整的循環(huán)中，切點數(shù)相同而切點排布順序不同，則線型也不相同，導絲頭往返一次的芯模轉(zhuǎn)角也不同。,7.3.2螺旋纏繞線型,導絲頭往返一次的轉(zhuǎn)數(shù)可作為纏繞線型的“代號”。,課件,第七章纏繞成型工藝,“線型”以導絲頭往返一次芯模旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)來表示:,S0n/360,M=K+nN,S0-表示線型；M一個完整循環(huán)芯模轉(zhuǎn)數(shù)；n切點數(shù)，也是一個完整循環(huán)導絲頭往返次數(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,單位時間內(nèi)，芯模轉(zhuǎn)數(shù)與導絲頭往返次數(shù)之比，完成一個完整循環(huán)，芯模轉(zhuǎn)數(shù)與導絲頭往返次數(shù)之比。,7.3.3轉(zhuǎn)速比,一個完整循環(huán)的芯模轉(zhuǎn)數(shù),一個完整循環(huán)中導絲頭往返數(shù),不同的線型嚴格對應著不同的轉(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(即紗片寬度對應角度)的影響，實際轉(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纏繞工藝設計,纏繞工藝設計包含內(nèi)容：,根據(jù)產(chǎn)品使用和設計要求、技術質(zhì)量指標，進行結(jié)構(gòu)造型、纏繞線型和芯模設計；選擇原材料；根據(jù)產(chǎn)品強度要求、原材料性能及纏繞線型進行纏繞層數(shù)計算；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備，或為纏繞設備設計提供參數(shù)。,7.4纏繞工藝設計,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纏繞工藝設計,強度要求,載荷特性,纏繞設備,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纏繞工藝設計,平面纏繞適合于球形、扁橢球形、長徑比小于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浸紗纏繞，同時，極孔直徑一般不超過筒體直徑的30%。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.4纏繞工藝設計,纖維在筒身上交叉程度相當大，從強度觀點看是不利的。,螺旋纏繞,因為交叉點處的纖維在承載狀態(tài)下有被拉直的趨勢，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度，并因而減輕制品質(zhì)量。,平面纏繞,(2)強度要求,課件,第七章纏繞成型工藝,7.4纏繞工藝設計,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纏繞工藝設計,當制品受到內(nèi)壓以外的荷載，設計靈活性較大。只要改變各方向玻璃纖維的數(shù)量就能獨立和方便地調(diào)變縱向和環(huán)向強度。,平面和環(huán)向組合纏繞,螺旋纏繞,在設計和工藝上對于內(nèi)壓以外荷載的適應性較差。,(4)纏繞設備,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纏繞工藝設計,纏繞角,切點數(shù),封頭包絡圓,纏繞程序,鏈條長度,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，實際纏繞角應控制在與測地線纏繞角()偏離810以內(nèi)。,7.4纏繞工藝設計,纏繞角,選定線型的纏繞角應等于或接近測地線纏繞角,不滑線的穩(wěn)定要求封頭的等強度要求,曲面上兩點之間的短程線，是在一個曲面上，每一點處測地曲率均為零的曲線。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.4纏繞工藝設計,切點數(shù),封頭包絡圓,選少切點線型。切點數(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)象嚴重，導致應力集中，影響纖維強度的發(fā)揮。,極孔包絡圓應逐漸擴大，使纖維在極孔周圍排布均勻，減輕纖維在極孔附近的堆積。,減弱應力集中程度，不致使封頭外形曲線發(fā)生過大變化，有利纖維強度的發(fā)揮。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.4纏繞工藝設計,纏繞程序,鏈條長度,螺旋纏繞與環(huán)向纏繞應交替進行,對于小車環(huán)鏈式纏繞機，纏繞角不宜選大小。否則，將使鏈條長度增大，設備笨重。同時超越長度也增大，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),纏繞工藝過程：,芯?；騼?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、檢測等。,石蠟浸潤劑型纖維，350，57h（除去纖維表面蠟類物質(zhì)）。,7.4纏繞工藝設計,纖維熱處理：,增強型浸潤劑無捻紗，6080，24h；,課件,第七章纏繞成型工藝,7.4纏繞工藝設計,熱處理條件與殘油量的關系,熱處理條件與強力的關系,課件,第七章纏繞成型工藝,浸膠與膠液含量,7.4纏繞工藝設計,影響制品質(zhì)量和厚度；影響制品的強度：含膠量過高，制品復合強度降低，含膠量過低，制品孔隙率增加，制品氣密性、耐老化性及剪切強度下降。膠液含量過大的變化會引起不均勻的應力分布，并在某些區(qū)域引起破壞。,課件,第七章纏繞成型工藝,7.4纏繞工藝設計,沉浸式浸膠,表面帶膠式浸膠,浸膠方式：,通過擠膠輥壓力來控制含膠量,通過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纏繞工藝設計,纖維纏繞過程中所受的張緊力,制品機械性能,制品密實度,含膠量,課件,第七章纏繞成型工藝,張力過小，制品強度偏低，容器充壓時變形大，疲勞性能差；張力過大纖維磨損大，使纖維強度損失，制品強度下降。張力大小應適中、均勻。,7.4纏繞工藝設計,制品機械性能,采用低捻度、張力均勻的纖維，并應盡量保持紗片內(nèi)各束纖維是平行的,剪切強度與張力的關系,課件,第七章纏繞成型工藝,7.4纏繞工藝設計,制品密實度,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系,課件,第七章纏繞成型工藝,7.4纏繞工藝設計,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