玻璃鋼制作工藝簡介

1、玻璃鋼制作工藝簡介玻璃鋼制品是由樹脂、增強材料和多種輔助成分合理組合而成，制造工藝種類繁多1 FRP制品成型工藝RTM、SMC、纏繞、熱FRP的制品往往是材料制造和產(chǎn)品成型同時完成。成型工藝有手糊、 塑性塑料（GF/PP ）注射模塑及 GMT沖壓成型等。1.1手糊成型工藝手糊成型工藝是一種簡單成熟的成型工藝，其典型工藝過程是：在涂有脫模劑的模具上，將加有固化劑的樹脂混合料和玻璃纖維織物手工逐層鋪放，浸膠并排除氣泡， 層合至確定厚度， 然后固化形成制件。手糊成型技術(shù)的優(yōu)點是：無需專用設(shè)備，投資少；不受制品形狀和尺寸的限制，特別適于數(shù) 量少、整體式及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型制品的制作；可以根據(jù)設(shè)計要求合理利

2、用增強材料，能隨意局部增強，做到以最低成本實現(xiàn)設(shè)計要求，而且當(dāng)設(shè)計不合理時能方便地進行修改；操作方便，容易掌握，便于推廣。手糊工藝的缺點是：制品質(zhì)量不易控制，人為因素大；制品的強度和尺寸精度較低；勞動條 件差，生產(chǎn)效率低。1.2噴射成型工藝噴射成型工藝是手糊成型的改進，屬于半機械化成型工藝。它是將混有引發(fā)劑和促進劑的兩 種聚酯樹脂分別從噴槍兩側(cè)噴岀，同時將切斷的玻纖粗紗由噴槍中心噴岀，使其與樹脂均勻混合,沉積到模具上；當(dāng)沉積到一定厚度時，用輥輪壓實，使纖維浸透樹脂，排除氣泡，固化后成制品。噴射成型的優(yōu)點是：用玻纖粗紗代替織物，可降低材料成本；生產(chǎn)效率比手糊的高24倍;產(chǎn)品整體性好，無接縫，層間

3、剪切強度高，樹脂含量高，耐腐蝕、耐滲漏性好；產(chǎn)品尺寸、形狀 不受限制。噴射成型的缺點是：樹脂含量高，制品強度低；產(chǎn)品只能做到單面光滑；污染環(huán)境，有害工人健康。1.3 SMC及BMC成型工藝片狀模塑料(Sheet Molding Comp， SMC)和團狀模塑料(Bulk Molding Compoun ， BMC )是 由樹脂糊浸漬纖維或短切纖維氈，兩邊覆蓋聚乙烯薄膜而制成的一類片狀模壓料，屬于預(yù)浸氈料范圍。使用時，將兩面的薄膜撕去，按制品的尺寸裁剪、疊層，放入金屬模具中加溫加壓，即得 所需要的制品。它是目前國際上應(yīng)用最廣泛的成型材料之一。SMC/BMC成型工藝的主要優(yōu)點是：生產(chǎn)效率高，成型周

4、期短，易于實現(xiàn)專業(yè)化和自動化生 產(chǎn)；產(chǎn)品尺寸精度高，重復(fù)性好；表面光潔，無需二次修飾；生產(chǎn)成本低。SMC/BMC的不足之處在于模具制造復(fù)雜，初期投資大。1.4 RTM成型工藝樹脂傳遞模塑(Resin Transfer Molding，RTM )是以手糊成型工藝改進的一種閉模成型技術(shù)， 它的基本原理是將玻璃纖維增強材料放到封閉的模腔內(nèi)，用壓力將樹脂膠液注入模腔，浸透玻纖增強材料，然后固化，脫模后成制品。RTM成型技術(shù)主要優(yōu)點是：可以制造兩面光的制品；成型效率高，適合于中等規(guī)模的玻璃鋼 產(chǎn)品生產(chǎn)(30000件/年以內(nèi))；RTM為閉模操作，不污染環(huán)境，不損害工人健康；增強材料可 以任意鋪放，容易實現(xiàn)

5、按制品受狀況合理鋪放增強材料；原材料及能源消耗少；初期投資少。RTM缺點是：生產(chǎn)技術(shù)要求高；修整工序復(fù)雜。1.5拉擠成型工藝?yán)瓟D成型工藝是將浸漬樹脂膠液的連續(xù)玻璃纖維束、帶或布等，在牽引力的作用下，通過擠 壓模具成型、固化、連續(xù)不斷地生產(chǎn)長度不限的玻璃鋼型材。這種工藝最適于生產(chǎn)各種相同斷面 形狀的玻璃鋼型材，如棒、管、實體型材（工字形、槽形、方形型材）和空腹型材（門窗型材、 葉片等）等。拉擠成型是復(fù)合材料成型工藝中的一種特殊工藝，其優(yōu)點是：生產(chǎn)過程完全實現(xiàn)自動化控制，生產(chǎn)效率高；拉擠成型制品中纖維含量可高達(dá)80%，浸膠在張力下進行，能充分發(fā)揮增強材料的作用，產(chǎn)品強度高；制品縱、橫向強度可任意調(diào)

6、整可以滿足不同力學(xué)性能制品的使用要求；生產(chǎn)過程中無邊角廢料，產(chǎn)品不需后加工，故較其它工藝省工，省原料，省能耗；制品質(zhì)量穩(wěn)定， 重復(fù)性好，長度可任意切斷。拉擠成型工藝的缺點是：產(chǎn)品形狀單調(diào)，只能生產(chǎn)線形型材，而且橫向強度不高。但近年來使 用纖維布和復(fù)合氈拉擠后橫向強度得到了提高1.6熱塑性復(fù)合材料成型工藝熱塑性復(fù)合材料是以玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等增強各種熱塑性樹脂的總稱，國外稱為FRTP （Fiber Rinforce thermoplastics ）。從生產(chǎn)工藝角度分析，熱塑性復(fù)合材料分為短纖維增強復(fù)合材料和連續(xù)纖維增強復(fù)合材料兩大類。短纖維增強熱塑性復(fù)合材料的研究和生產(chǎn)始于50年代。進入

7、70年代后，熱塑性復(fù)合材料得到快速發(fā)展，美國、法國的公司研究成功連續(xù)纖維增強聚丙烯片狀模塑料。近 10年來，熱塑性復(fù)合材料發(fā)展很快，每年以15%速度遞增，比熱固性復(fù)合材料發(fā)展快幾倍。1.7近年發(fā)展起來的新型成型工藝1.7.1 SMC和RTM 工藝的結(jié)合（LPMC ）SMC工藝和RTM相比較，雖然有成型壓力大、能耗高、設(shè)備維修費用高等不足之處，但SMC是一種技術(shù)較完善的干法制造FRP的成型工藝。美國公司開發(fā)了一種 LPMC（low pressure moldingCompromal）工藝，它將RTM的低壓低溫和 SMC的工藝結(jié)合起來。形成在 RTM條件下即可生產(chǎn) 岀性能和SMC相似的新工藝。RT

8、M部件可以部分替代鋼制部件。1.7.2 TERTMTERTM （熱膨脹樹脂傳遞模塑料）使用聚氨酯、PVC聚氨酯泡沫等作為預(yù)成型坯中的芯材，在注射過程中樹脂同時滲入芯材和預(yù)成型坯中，芯材在加熱條件下發(fā)生膨脹，進而與增強材料（碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維）及環(huán)氧樹脂結(jié)合形成復(fù)合材料。既減輕了制品重量，又提高了強度。具有理想的扭曲強度和良好的尺寸穩(wěn)定性，膨脹系數(shù)低，可制造汽車防撞檔板。美國、加拿大、 日本、西歐等國家和地區(qū)的TERTM都有專利，技術(shù)處于領(lǐng)先水平。1.7.3 VARTM為了在注射時改善模具型腔內(nèi)樹脂的流動性浸漬性，更好地排盡氣泡，出現(xiàn)了腔內(nèi)抽真空，再用注射機注入樹脂的 VARTM技術(shù)，基

9、本原理和 RTM工藝是一致的，適用范圍也類似。模腔內(nèi)抽真空使壓力趨勢減小，增加了使用更輕型模具的可能性，從而使模具的使用壽命更長、可設(shè)計性更好；真空也可提高玻璃纖維與樹脂的比率，使玻璃纖維的含量更高，增加制品的強度；真空還有助于樹脂對纖維的浸潤，使樹脂和纖維的結(jié)合界面更完美，提高制品的質(zhì)量；用VARTM工藝可使直徑 38.11mm的致密預(yù)成型坯的纖維體積含量為16%68%,累計孔隙率為1.7%，而普通的預(yù)浸料的孔隙率為5%7%。1.8低密度SMC玻璃鋼材料的應(yīng)用低密度SMC玻璃鋼材料的比重為 1.3,比標(biāo)準(zhǔn)的材料（比重為 1.82.0）重量輕38%以上。美 國通用公司的所有克爾維特99款車身的

10、內(nèi)板和新型的車身頂蓋、內(nèi)飾都使用低密度 SMC玻璃鋼材料；另外，還有車門、發(fā)動機罩、行李箱蓋等美國Dodge Vipex車的發(fā)動機罩也使用了低密度SMC玻璃鋼材料，99款車身有1/2使用這種材料制作發(fā)動機罩。2復(fù)合材料成型中的各類增強材料、各類輔料及各類助劑2.1助劑消泡劑，能夠在凝膠之前消除因攪拌產(chǎn)生的氣泡；潤濕分散劑 ，改善體系的流動性，穩(wěn)定顏色, 能基本避免加填料或顏料產(chǎn)生的浮色發(fā)花現(xiàn)象；觸變助劑 ，能滿足噴涂過程對低黏度高觸變指數(shù) 的要求；表面助劑，可解決制品表面發(fā)粘，可減少苯乙烯的揮發(fā)。2.2脫模劑便于脫模，優(yōu)質(zhì)脫模劑不會影響制品的后涂裝；在使用雙面模時能增加樹脂的流動性、玻纖 的浸

11、潤性等特性。2.3增強材料氈類制品（改善表面效果、提高多種強度）、纖維類制品常用，如玻璃纖維、碳纖維等）、 連續(xù)氈（對改善表面效果有突出的效果、提高制品的耐候性）。2.4輔料輔料有膠衣、固化劑、促進劑、添加劑、拋光膏、氣相二氧化硅、紫外線吸收劑等。3國內(nèi)汽車的 玻璃鋼材料使用情況玻璃鋼具有質(zhì)輕、比強度高、耐腐蝕、電絕緣、耐瞬時高溫、傳熱慢、隔音、防水、成型方 便、具有可設(shè)計性（可實現(xiàn)復(fù)雜的設(shè)計結(jié)構(gòu)）等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于保險杠、車身頂蓋、導(dǎo)流板、 遮陽罩、電瓶箱、擋泥板、前臉零部件、車身裙邊零部件、車身殼體等。4國內(nèi)復(fù)合材料在汽車工業(yè)的應(yīng)用中存在的問題和前景展望與發(fā)達(dá)國家相比，我國復(fù)合材料在汽車上

12、的應(yīng)用比例非常低。美國1997年復(fù)合材料總用量為155萬噸，在汽車行業(yè)中的用量占46%。為49.8萬噸，而我國2000年的用量僅為1.8萬噸。國外復(fù)合材料應(yīng)用較成功的國家，常常是以大的汽車集團牽頭，根據(jù)市場和自身發(fā)展的需要，進行技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)，在資金和人力資源上都有非常大的投入，技術(shù)的轉(zhuǎn)化比較直接。因此，新興的復(fù)合材料成型工藝如RTM、GMT等，經(jīng)過短短十幾年的發(fā)展，已變得很成熟，成功地應(yīng)用于各種汽車部件的生產(chǎn)。RTM生產(chǎn)效率可以和 SMC相媲美，GMT的生產(chǎn)效率已縮短到一分鐘以內(nèi)。我國復(fù)合材料應(yīng)用與汽車工業(yè)歷史并不算短，但發(fā)展速度很緩慢。其原因是多方面的，一方 面是由于行業(yè)之間的封閉，使

13、得汽車生產(chǎn)在設(shè)計之初就很少考慮復(fù)合材料的使用；另一方面，國內(nèi)復(fù)合材料生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)水平層次不齊，與國外還有著很大的差距，尤其是手糊產(chǎn)品質(zhì)量不高， 使得汽車行業(yè)的很多人士對復(fù)合材料的應(yīng)用持不信任態(tài)度；再者，復(fù)合材料在汽車行業(yè)的應(yīng)用， 相對投資較大，風(fēng)險較高，在市場不容易認(rèn)可的情況下，企業(yè)也不愿意投資進行技術(shù)研究；第四，復(fù)合材料制品普遍比金屬材料（主要是鋼材）制品的價格要高，不易被汽車企業(yè)所接受。因此，要提高國內(nèi)復(fù)合材料制造水平，推廣復(fù)合材料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用，需要做好以下幾 方面的工作。a. 加強行業(yè)間溝通，正確認(rèn)識復(fù)合材料。復(fù)合材料作為新材料的代表，有著很多自身的優(yōu)勢，在汽車制造領(lǐng)域都有非常適用

14、的場合。 利用行業(yè)協(xié)會和學(xué)會的權(quán)威作用，組織技術(shù)交流，使汽車行業(yè)人士對復(fù)合材料能夠有全面的認(rèn)識,做好復(fù)合材料的系統(tǒng)推廣工作，如市場調(diào)研、策劃、質(zhì)量、價格及服務(wù)等，建立起產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、規(guī) 模、質(zhì)量、效益相協(xié)調(diào)的科技工業(yè)體系。b. 提高復(fù)合材料工業(yè)技術(shù)，使之適于汽車工業(yè)發(fā)展。首先完善現(xiàn)有的工藝技術(shù)，盡快解決原材料的國產(chǎn)化配套，解決復(fù)合材料生產(chǎn)設(shè)備、模具及其他工裝的加工配套問題。原材料是基礎(chǔ)， 我國復(fù)合材料產(chǎn)品質(zhì)量水平不高，很大程度上是由于原材料質(zhì)量不高造成的。模具和專用設(shè)備的發(fā)展相對滯后，也影響產(chǎn)品的應(yīng)用。 因此，各個行業(yè)需要緊密協(xié)作，結(jié)合引進原材料、生產(chǎn)技術(shù)及國產(chǎn)化攻關(guān)，為各種成型工藝解決配套問題。c. 建立一定權(quán)威性的協(xié)調(diào)組織，加強宏觀控制和科學(xué)管理通過具有定權(quán)威性的協(xié)調(diào)組織，承擔(dān)可行性研究，組織技術(shù)攻關(guān)，使各種材料在設(shè)計之初就考慮到性能、制造成本和對整車的影響，充分發(fā)揮不同材料和不同成型工藝的優(yōu)點，使復(fù)合材料在汽車工業(yè)中真正發(fā)揮作用。d. 降低復(fù)合材料制品的價格，使之適合于國內(nèi)汽車企業(yè)的實際情況。復(fù)合