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南昌市康丰纸业有限公司
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  • 公司地址:中国 江西省 南昌市  南昌县小蓝工业园金沙一路以东、富山二路以北
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  • 主营:纸芯,纸管,纸箱加工销售

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纸管成型工艺方法的设计及选择

创建时间:2018-09-25 09:38 浏览次数:673

纸管成型工艺方法的设计及选择 从设计特点出发我选择先制纸管再加复合材料,从承压、复合牢固、价廉出发我选择缠绕工艺设计生产复合纸管。

缠绕成型工艺是将浸过胶液的连续纤维材料通常是布带或预浸纱按照某种规 律缠绕到芯模上,然后经过固化、脱模,最终获得的缠绕制品。根据缠绕时基体 材料所处的物理化学状态的情况不同,缠绕成型工艺可划分为干法缠绕、湿法缠 绕及半干法缠绕三种.



1. 干法缠绕


干法缠绕是用经过预浸胶处理过的预浸纱或布带,在缠绕过程中,经过加热 使胶液软化至粘流状态后缠绕到芯模上。由于预浸纱或布带是****生产,能够严 格控制基体材料的含量,通常精确控制在2%以内。因此,干法缠绕工艺能够较好 地控制产品质量。


干法缠绕的大特点就是生产效率高,其缠绕速度可高达100-200m/min o其 次干法缠绕还有缠绕机清洁,工作环境卫生条件好,产品质量高等优点。但是, 干法缠绕也有其不可克服的缺点,其一是缠绕设备昂贵,投入大,其二是干法缠 绕成型制品的层间剪切强度低。


2. 湿法缠绕


湿法缠绕是将纤维或布带经浸胶后,在张力控制下直接缠绕到芯模上,然后 再经过后期固化成型。

 

湿法缠绕的优点为:①设备占用少,成本比干法缠绕低40%左右:②产品气 密性好,究其原因是因为缠绕张力使基体材料中的气泡排出,而且基体材料能够 充分填满孔隙,产品密实度高:③湿法缠绕时,纤维上的基体材料。可减少纤维 磨损:⑤湿法缠绕工艺生产效率较高。


湿法缠绕的缺点为:①树脂胶液浪费较大大,生产环境相对较差;②制品中 的含胶量及成品质量不易控制;③可用来湿法缠绕的基体材料的品种较少。

 

3. 半干法缠绕


半干法缠绕是吸取干法缠绕和湿法缠绕的优点,折‘一户的一种缠绕工艺。其与 湿法工艺相比,在纤维或布带浸胶到缠绕到芯模的中间增加一套烘干设备,将纤 维或布带胶液中的溶剂基木去除掉。与干法缠绕相比,半干法缠绕不依赖一整套复杂的纤维或布带预浸渍的工艺设备。


纤维缠绕成型工艺技术可追溯到20世纪40年代二战时期的美国M anhattan原 子能工程,该工程部需要重量轻的FRP(Fiber Reinforced Plastic劝}I强带。Richard E. Young首先考虑以高强度的玻璃钢(FRP)来代替金属,并先形成了把纤维缠绕 在芯模上的缠绕原始概念。同时设计制造了****台****的山旧马达和齿轮组成的 简易纤维缠绕机,随后缠绕了****个复合材料火箭动机壳体,以及用于防化学腐 蚀的首条玻璃钢管道并投入使用。

 

上世纪50年代,纤维缠绕技术已能生产各种尺寸的火箭发动机壳体,广泛用 于火箭、战略等高端端产品上。

 

上世纪60-70年代,缠绕制品应用领域己从军事部门扩展到化工、污水处理、 石油及风能系统等重要的民用部门,已可缠绕巨大体积的复合材料产品,如直径 为26英尺,长为126英尺的风车叶片:直径1 Om,容积达1 OOOm3的巨型储罐。 该时期的纤维缠绕技术进入了腾飞阶段。

 

上世纪80年代,由于世界性的军备竞赛,虽然纤维缠绕制品仍集中应用于航 空、航天和国防项目之中,但应用领域已扩展到民用工业,丰富了民用产品的种 类,如用于供水系统的高压管道,用于消防的压力容器及潜水装置等。     到目前为止,绝大部分纤维缠绕机是简单的二轴联动缠绕机和三轴联动缠绕 机,而且80年代以前的缠绕机都是机械控制的,首台计算机控制的纤维缠绕机诞 生于这个时期。计算机控制缠绕机的研制成功使得生产纤维铺设十分精确的复合材料产品成为可能,从而可以生产出高性能、低成本、重量轻的****缠绕部件。

另外扩大了可缠绕部件的种类,从简单的直管到一些形状复杂的部件。

 

综上所述,无论是国外还是国内,其对缠绕技术的研究,主要都是基于宽度 小(相对于成型直径来说)且强度和韧度较好的纤维为成型材料,而对于宽度大 (相对于成型直径来说)且强度及韧度较差的纸带作为增强材料,实现高精度、高强度的缠绕成型研究,尚属空白。因此,进行复合缠绕纸管成型的机理研究、 工艺分析与优化及关键控制技术的研究是十分必要的。


复合缠绕纸管的缠绕成型工艺主要取决于复合缠绕纸管的使用工况,换句话说,也就是复合缠绕纸管的使用需求。首先必须具有足够的强度及韧性,其次,复合缠绕纸管在加工、装配、运输传输过程中,要承受承受轴向载荷、径向载荷、径向的冲击载荷以及由于墩钻带来的巨大的轴向冲击力,最后,成型工艺选择时还应考虑到设备的投入成本等。 综合上述分析,选择湿法缠绕成型工艺作为复合缠绕纸管的成型工艺。

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