(工艺技术)缠绕成型工艺

缠绕成型工艺

1.1 纤维缠绕工艺的分类:

缠绕工艺：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, 然后固化脱模成为复合材料制品的工艺过程。

决定产品形状的模具

基本纤维缠绕机

F9 1-4-37纤维缠绕成型工艺

4

支高壓天然氣瓶同時繼繞

竝緣控制

紗架

■槻耐氏■容＞g _____________

玻璃钢.高压储气罐/碳纤维球

1.1.1 干法缠绕

将预浸纱带（或预浸布），在缠绕机上经加热软化至粘流状态并缠绕到芯模上的成型工艺过程。

干法缠绕特点:

制品质量稳定（预浸纱由专用预浸设备制造，能较严格地控制纱带的含胶量和

尺寸）；缠绕速度快（100〜200m/min）; 缠绕设备清洁，劳动卫生条件好；

预浸设备投资大。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。

1.1.2 湿法缠绕

将无捻粗纱（或布带）经浸胶后直接缠绕到芯模上的成型工艺过程。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。

特点：不需要预浸渍设备，设备投资少；对材料要求不严，便于选材；纱片质量不易控制和检验；张力不易控制；胶液中存在大量溶剂，固化时易产生气泡；浸胶辊、张力辊等要经常维护刷洗。

湿法缠绕工艺流程:

原材料

增强材料：应用最广、量最大的是玻璃纤维。 此外有碳纤维，Kevlar 纤维等。

缠绕设备

浸胶

缠绕

缠绕设备％

匕立式缠绕机

卧式缠绕机

卧式缠绕机

立式缠绕机缠绕机构

纱架

张力控制器

1.1.3 半干法缠绕

将无捻粗纱(或布带)浸胶后，随即预烘干，然后缠绕到芯模上的成型工艺方法

与湿法相比，增加了烘干工序，除去了溶剂。与干法相比，无需整套的预浸

设备，缩短了烘干时间，使缠绕过程可在室温下进行。提高了制品质量。

1.2 纤维缠绕制品的优点

(1)比强度高FWRP的比强度3倍于钛，4倍于钢

i)材料表面缺陷是影响其强度的重要因素。表面积越大，缺陷率越高。缠绕纤维直径很细，降低了微裂纹存在几率；所用纤维主要是无捻粗纱由于没有经过纺织工序，强度损失大大减少。

(ii)避免了布纹经纬交织点与短切纤维末端的应力集中

(iii)可以控制纤维的方向和数量，使产品实现等强度结构

(i v)增强材料纤维含量高达80%

(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)生产效率高,制品质量高而稳定，可实现机械化、自动化操作，生产效率高，便于大批量生产。

(4)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，材料成本低。

1.3 原材料

主要有纤维增强材料与树脂基体两大类:

(1)增强材料主要是中碱、无碱粗纱。另外有玻璃布带、碳纤维、芳纶纤维等。应根据不同产品对性能的要求进行选用。

(1)航空和航天制品多选用性能优异价格昂贵的碳纤维和芳纶纤维，民用产品多选用连续玻璃纤维；

(2)满足制品的性能要求；

(3)纤维都必须进行表面处理；

(4)与树脂浸渍性好，浸透速度快；

(5)各股纤维张力均匀；

(6)成带性好，不起毛，不断头。

(2)树脂体系树脂及各种助剂、填料常用：不饱和聚酯树脂，环氧树脂(双酚 A 型)、酚醛－环氧树脂(环氧改性酚醛树脂)。

不饱和聚酯：含有非芳族的不饱和键,由不饱和二元羧酸或酸酐、饱和二元羧酸或酸酐与多元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的相对分子质量不高的线型高分子化合物。

不饱和聚酯树脂：在聚酯化缩聚反应结束后，趁热加入一定量的乙烯基单体，配成粘稠的液体，这样的聚合物溶液称之为不饱和聚酯树脂。

2 芯模

外形同制品内腔形状尺寸一致，对芯模要求：

1)足够的强度和刚度。制造过程中要求芯模能够保证制品的结构尺寸及承受张力、固化热应力的载荷等。

(2)必须满足制品的精度要求。

(3)制作工艺简单、周期短，材料来源广，价格低。

(4)制品完成后，要求芯模能顺利清除干净，而不影响制品质量。

2.1 芯模材料

主要是钢材、木材、塑料、铝、石膏、水泥、低熔点金属、低熔点盐类等，国外较多用低熔点金属、低熔点盐，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汽熔化。

2.1.1 芯模材料对制品的影响

膨胀系数影响产品尺寸精度；

弹性模量影响产品力学性能及尺寸精度；

导热系数影响产品固化度；

芯模中水份影响产品固化，甚至引起分层开裂。

采用易敲碎的材料;

可溶或易熔盐类；将其熔化用铸造法浇铸成壳体，脱模时加入热水溶解

低熔点金属；由可溶或易熔粘结剂粘起来的集合体。

2.1.3组合式芯模

采用弓形铝合金片

构成回转体，外表分瓣式

隔板式

捆扎式

米用石膏隔板支撑用金属管捆扎成芯

框架装配式金属细管，捆扎后模'外表层刮石膏

* # ■ • * ■ ■■

2.1.4石膏隔板组合式芯模

优点:

成型工艺简单

成本低，适用于

由芯轴、预制石膏板、铝管及石膏面层等部分构成

缺点:

咼温固化，石膏脱水对制品质量有影,不适于加压固