复合材料第3章 缠绕成型工艺ppt课件.ppt

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1、复合材料加工制备工艺缠绕成型定义：将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为增强塑料制品的工艺过程，称为缠绕工艺。适合中空制品。加工工艺流程立式缠绕机卧式缠绕机卧式缠绕机玻璃钢.高压储气罐/碳纤维球6.5.1概述6.5.1.1纤维缠绕工艺的分类1）干法缠绕2）湿法缠绕3）半干法缠绕干法缠绕预浸纱带（或预浸布带），在缠绕机上经加热软化至粘流后缠绕到芯模上。干法缠绕制品质量较稳定，并可大大提高缠绕速度，可达到100m／min～200m／min。缠绕设备清洁．劳动卫生条件较好。湿法缠绕

2、将无捻粗纱（或布带）浸渍树脂胶液后直接缠绕到芯模上。此法无须另行配置浸渍设备。对材料要求不严，便于选材，故比较经济纱片质量及缠绕过程中张力不易控制。半干法缠绕将无捻粗纱（或布带）浸渍树脂胶液，预烘后随即缠绕到芯模上。6.5.1.2缠绕增强塑料制品的特点（1）比强度高FWRP的比强度3倍于钛，4倍于钢（2）可靠性高纤维缠绕复合材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。（3）材料成本低所用增强材料，大多是无捻粗纱等连续纤维，减少了纺织和其它加工费用。6.5.1.3缠绕增强塑料制品的应用·用于石油和气体、

3、化学工业和水／废水处理的管、罐类·管和筒等配件·飞机机体·气压瓶·机动车片簧·飞机机翼油箱·帆船桅杆·火箭发动机和筒壳·网球拍框架·枪炮筒·铁路中罐机．机动车驱动轴·烟囱6.5.1组成原料设备芯模6.5.1.4原料（1）增强材料玻璃纤维应用最广、量最大，主要为无碱、中碱无捻粗纱，也有碳纤维和芳纶。要求：强度、浸润性和粘附性、各股纤维张力均匀、成带性好，不起毛，不断头。（2）树脂基体要求：工艺性好、树脂基体的断裂伸长率与增强材料相匹配、固化收缩率低和毒性刺激性小、来源广价格低。常温使用的内压容器，一般采用双酚A型

4、环氧树脂；高温使用的容器采用酚醛型环氧或脂肪族环氧树脂；一般管道和贮罐多采用不饱和聚酯树脂；航空航天制品采用具有突出断裂韧性与耐湿热性能的双马来酰亚胺树脂。6.5.1.5设备最简单的形式是机器可被形容成一台机床。在心轴旋转的同时，增强材料以特定的几何卷绕型式缠绕上去，增强材料起始部分和心轴都可往复运动。连续卷绕机不旋转的连杆心轴穿过卷绕点。极性卷绕机心轴在两个轴上旋转，产生封闭的圆柱或球。连续卷绕机组增固剂和树脂用于旋转的可移动的心轴上，产生连续的管状产品。编织卷绕机不旋转的连杆心轴穿过一个转动的编织环。6.5

5、.2芯模6.5.2.1常用芯模材料石膏、钢、铝、低熔点金属和低熔点盐类（此两种材料国外较多用。制造芯模时将其熔化浇铸成壳体，脱模时加入热水搅拌溶解或用蒸气熔化）、木材、水泥、石蜡、聚乙烯醇、塑料等。芯模材料的膨胀系数将影响制品固化后的制品的力学性能及尺寸精度6.5.2.2选择和使用芯模材料时注意的问题1）选定芯模材料应根据制品的生产批量、尺寸形状及性能要求来确定。2）芯模材料既不为树脂腐蚀，更重要是不能影响树脂系统固化。3）多孔性材料有吸湿性，使用前必须处理4）为保证缠绕制品尺寸均匀，芯模材料的成分亦应均匀。6

6、.5.2.3芯模的结构形式1）实心或空心整体式芯模采用容易破碎的材料；可溶或易熔盐类，将其熔化，用铸造法烧铸成壳体。2）组合装配式芯模有分瓣式、隔板式、捆扎式、框架装配式等3）芯模设计（1）基本要求a.能够承受缠绕过程的工作荷载、自重及加工时的机械荷载。b.具有一定刚度，在使用期间保持合乎要求的尺寸。c.能经受固化温度的作用。d.易于脱模(2)芯模设计的内容根据制品批量、尺寸、固化温度、生产周期、工作荷载、树脂收缩等因素进行a.芯模材料及结构形式b.脱模方法及程序的制定c.总体结构及零部件的设计，包括刚度、强度

7、设计计算d.芯模制造的技术经济指标分析6.5.3缠绕规律纤维缠绕工艺主要是制造压力容器和管道。虽然容器形状规格繁多，缠绕型式也千变万化，但是，任何型式的缠绕都是由导丝头（亦称绕丝嘴）和芯模的相对运动实现的。必须满足如下两点要求。1）纤维既不重叠又不离缝，均匀连续布满芯模表面。2）纤维在芯模表面位置稳定，不打滑。缠绕规律是描述纱片均匀稳定连续排布芯模表面以及芯模与导丝头间运动关系的规律缠绕线型类别（1）环向缠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。芯模转一周，导丝头移动一个纱片宽度（近似），如

8、此循环。（2）螺旋缠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复运动。纤维缠绕不仅在圆筒段进行，而且也在封头上进行。（3）纵向缠绕（平面缠绕）导丝头在固定平面内作匀速圆周运动，芯模绕自轴慢速旋转。导丝头转一周，芯模转动一个微小角度，反映在芯模表面为近似一个纱片宽度。6.5.4缠绕工艺设计缠绕工艺设计包含下述内容：（1）根据产品使用和设计要求、技术质量指标，进行结构造型、缠绕