基于传统玻璃纤维缠绕机的工艺改善研究
玻璃纤维生产工艺技术改造与效益分析李强文田丽娟
玻璃纤维生产工艺技术改造与效益分析李强文田丽娟发布时间：2021-08-25T01:16:49.508Z 来源：《中国科技人才》2021年第13期作者：李强文田丽娟[导读] 我国玻璃纤维制造的生产领域中具备高效化保温的性能、吸收噪声的性能、操作便利性的优势、重量轻成本低的特点，目前已经广泛应用在建筑工程领域中。
山东玻纤集团股份有限公司山东沂水 276400摘要：我国玻璃纤维制造的生产领域中具备高效化保温的性能、吸收噪声的性能、操作便利性的优势、重量轻成本低的特点，目前已经广泛应用在建筑工程领域中。
但是传统的玻璃纤维生产工作中，工艺技术与系统存在一定的不足之处，不利于材料的高质量、高标准化的生产制造。
基于此，本文提出几点玻璃纤维生产工艺技术改造建议，分析改造的效益，旨在为增强技术应用效果提供依据。
关键词：玻璃纤维生产；工艺技术改造；效益分析玻璃纤维生产工艺技术改造的过程中，应重点关注窑炉技术、浸润剂供应技术与其他技术的改造，在合理改革优化各类技术的情况下增强玻璃纤维生产效果、生产质量和性能，获得更多的效益。
1 玻璃纤维生产工艺技术的改造措施1.1 浸润剂供应技术的改造当前我国在玻璃纤维生产的过程中所使用的浸润剂供应技术过于单一，系统形式涉及到罐体结构、泵体设备、管道部分、生产机台的部分，在发生故障问题之后无法快速性切换处理，产品变更或是其他因素影响之下需要切换的情况下，前期准备的环节过于复杂，工作量高，操作难度大。
因此应强化技术的改造，创建新型的管道输送切换系统与设备，设置5个液体输送单元①、②、③、④、⑤，在各个输送单元中配置储液罐1①、1②、1③、1④、1⑤，同时与输液泵2①、2②、2③、2④、2⑤相互连接，设置输出管道3①、3②、3③、3④、3⑤，储液罐输液泵设备之间设置进液三通阀4①、4②、4③、4④、4⑤，同时设置出液三通阀5①、5②、5③、5④、5⑤，在接口的位置设置出液直通管。
这样在设备发生故障问题或是由于其他因素需要切换的情况下就可以使用自动化系统切换操作，无需进行前期的大量准备，工作方式简单、工作形式简易。
热固性复合材料纤维缠绕工艺的关键技术
热固性复合材料纤维缠绕工艺的关键技术玻璃纤维缠绕是玻璃钢结构生产中的一种重要的成型工艺。
由于这种工艺易于实现机械化、自动化，与其它成型工艺相比，劳动强度低，产品的质量稳定，成本低，因此得到了广泛的应用。
1、纤维缠绕工艺纤维缠绕工艺一般可分为干法缠绕和湿法缠绕两类。
所谓干法缠绕，是将干纤维束缠绕在芯模上，然后喷涂树脂，并用压辊滚压浸透的工艺方法。
采用这种方法缠绕，设备清洁，可改善劳动条件，但对连续纤维的无捻性、浸透性要求较严，并需要充分滚压，否则容易发生干裂现象。
湿法缠绕是将浸胶后的玻璃纤维集束，在一定张力控制下直接缠绕在芯模上的工艺方法。
采用这种方法可使不同规格纤维有较强的适应性，无需滚压即可使纤维充分浸透。
使用这种方法生产的产品质量稳定，气密性能好。
但对缠绕过程的各个环节需要严格的人工维护，从而增加了劳动强度。
例如，导丝头、浸胶槽等装置在每次缠绕结束后必须认真刷洗，使其保持良好的清洁状态无论采用上述哪一种缠绕工艺，选择纤维缠绕方向是十分重要的，因为纤维缠绕方向可以决定其结构在不同方向的强度比，可使玻璃钢结构获得合理的强度分配。
内压圆筒是一个典型的例子，采用接近缠绕角θ=55°，就可使结构在环向与轴向的强度比（2：1），恰好与实际受力状态一致。
缠绕制品多为圆柱体、球体等，本讲座以管、罐为例讨论纤维缠绕工艺。
2、缠绕成型工艺原理2.1 缠绕规律的分类：2.1.1环向缠绕这是圆柱体圆周方向的缠绕。
缠绕时，芯模绕自己轴线作匀速转动，导丝头在平行于芯模轴线方向的筒身区间运动，芯模每转一周，导丝头移动一个纱片宽度，如此循环下去，直至纱片布满芯模圆筒段表面为止。
环向缠绕的特点是：缠绕只能在筒身段进行，不能缠封头（曲面体）。
邻近纱片之间相接而不相交。
纤维的缠绕角通常在85～90°之间。
为使纱片能一束挨一束地布满芯模表面，必须保证芯模旋转与导丝头平移，使这两个运动相互协调。
2.1.2 螺旋缠绕芯模绕自己轴线匀速转动，导丝头按特定速度沿芯模轴线方向往复运动。
浅谈纤维缠绕张力控制机构的结构及控制系统设计论文5则范文
浅谈纤维缠绕张力控制机构的结构及控制系统设计论文5则范文第一篇：浅谈纤维缠绕张力控制机构的结构及控制系统设计论文引言纤维缠绕是玻璃钢生产中的重要成型工艺之一，纤维缠绕工艺是纤维在一定的预张力作用下，浸渍树脂粘结剂后，按照一定的线型有规律地排布在芯模上，在缠绕过程中，提高密实程度，进而提高制品的强度。
在复合材料制品缠绕成型过程中，对纤维材料施加张力并对张力进行精密控制是十分重要的，施加张力可以使纤维拉直、驱除气泡、渗透树脂，使缠绕出的制品更加紧密，同时为了避免因张力过大造成纤维断裂而影响产品的质量。
这又对缠绕张力参数的控制提出了更高的要求。
设备机构设计计算机控制缠绕是用纤维预浸树脂通过特定的机械和控制，将已浸过树脂的纤维，按所要求的线型规律缠绕至芯模表面上，其性能水平对缠绕制品的质量和工作性能起着决定作用。
2.1 缠绕工艺玻璃纤维从带有张力控制的纱架引出，经过树脂浸透，进入安装在行走轨道的缠绕小车上的绕丝嘴，并按一定规律均匀缠绕在旋转的模具上。
缠绕小车延轨道做纵向直线来回运动，绕丝嘴垂直轨道做径向进退运动。
主轴模具1 由伺服电机根据要求通过减速机减速做均匀旋转，其旋转速度由编码器输出反馈;缠绕小车3 由伺服电机根据所需的要求通过减速机减速延轨道4 做纵向均速来回运动，其行走速度由编码器输出反馈;绕丝嘴2 由伺服电机根据要求通过减速机减速做径向进退运动，其运动速度由编码器输出反馈。
玻璃纤维5 从带有张力测量反馈装置7 的纤维安装控制8 引出，经过胶槽6 浸透树脂后，进入安装在缠绕小车3 上的绕丝嘴2;主轴的旋转、小车的纵向运动和绕丝嘴的径向运动组成缠绕机的主运动，由计算机控制。
由于纤维缠绕于模具上的张力直接影响到产品的质量，所以纤维的张力控制是非常重要的。
2.2 缠绕机结构由于计算机控制纤维缠绕机是将纤维按照一定的规律均匀的缠绕在芯模上而成型的专用设备，组成主体的各部件可实现计算机控制三坐标。
在满足工艺要求的前提下，又考虑结构的紧凑性，为此总体布局将主轴箱、尾座、轨道小车、绕丝嘴设计在一个主体框架上，并根据制品的大小设计成两工位缠绕，如图2。
纤维缠绕张力对玻璃钢制品质量的影响及控制措施
１１１
２０１９ 年第 １１ 期
纤维缠绕张力对玻璃钢制品质量的影响及控制措施
张志坚ꎬ 宋长久 ∗ ꎬ 章建忠ꎬ 费其锋
( 巨石集团有限公司ꎬ 桐乡
３１４５００)
摘要: 在玻璃钢缠绕成型工艺中ꎬ纤维缠绕张力的控制是关系到玻璃钢制品性能和质量的关键技术ꎮ 本文以缠绕成型工
强塑料树脂含量试验方法»
[１５]
进行测试ꎮ
缠绕张力( 单位:Ｎ / 根纱) 测试:通过数显弹簧
Ｆｉｇ ２ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ
缠绕层数:１０ 层ꎻ
ｔｙｐｅｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｌａｙｏｕｔ
固化工艺:２４ ｈ 常温自然固化ꎮ
２ ４ 性能测试
管道轴向拉伸强度按照 ＡＳＴＭ Ｄ２１０５ 标准
[１４]
进
行测试ꎮ
玻纤含量按照 ＧＢ / Ｔ ２５７７—２００５« 玻璃纤维增
通讯作者: 宋长久 (１９８４￣) ꎬ 男ꎬ 学士ꎬ 高级工程师ꎬ 主要从事玻璃纤维和玻璃钢复合材料方面的研究ꎬ ｃｈａｎｇｊｉｕ ｓｏｎｇ＠ｊｕｓｈｉ ｃｏｍꎮ
ＦＲＰ / ＣＭ ２０１９ Ｎｏ １１
纤维缠绕张力对玻璃钢制品质量的影响及控制措施
１１２
２０１９ 年 １１ 月
纤维缠绕成型是树脂基复合材料的主要成型工
生两种情况:主动施加的张力是为了满足纤维在芯模
艺之一ꎬ其工艺是将浸渍树脂的纤维在一定张力下ꎬ
上按规定线型排列、增加浸透效果、控制树脂含量等
按照设定的角度和铺层缠绕于芯模上ꎬ经固化、脱
玻璃钢缠绕成型工艺设计要求ꎬ而在缠绕过程中设
模、加工制得玻璃钢制品
玻璃纤维的制备技术及存在问题研究
玻璃纤维的制备技术及存在问题研究摘要：本文结合笔者多年工作实际，对玻璃纤维的制备技术以及存在问题进行探究。
首先论述了玻璃纤维的内涵，然后在论述玻璃纤维制备技术的同时探讨了其中存在的问题，最后对问题的处理方式进行了全面探究。
关键词：玻璃纤维；制备技术；问题现状；优化措施引言玻璃纤维制备作为一项系统性的工作，在玻璃纤维制备的过程中要明确玻璃纤维制备的要求做好技术工艺的控制，如此才能够提高材料的整体质量。
但就当前现状看来在玻璃纤维制备的过程中容易受到各方面因素的影响导致效果不佳，因此必须要明确玻璃纤维制备技术的应用标准以及重点，提出相关的技术措施改善存在的问题现状。
一、概述玻璃纤维是一种全新的工业材料，为无机非金属材料类型，有些场合可以取代金属材料使用。
在玻璃纤维的制作中，单丝是非常细的，直径最小可以达到几微米，为头发丝的1/20左右，每一束的纤维内部都会包含有几百或者几千根单丝集束后形成。
目前来说，玻璃纤维材料的使用范围比较广，比如绝缘材料、绝热保温材料等，可以应用到强度提升的场合，以满足正常的使用需要。
在玻璃纤维研发到应用到工业领域后，产量不断的增多，生产加工工艺日益完善，材料的规格、型号等方面处于高速发展的阶段。
在二十世纪的60年代，飞机制造的过程中开始不断的应用玻璃纤维材料，但是最初的玻璃纤维材料制造成本较高，加上工艺不完善，所以使用范围并不广泛，也没有被人们所重视。
在现代工业领域不断发展之下，生产加工工艺和技术水平日益提高，产品质量也在提升，玻璃纤维材料的性能开始不断的提升，已经广泛的应用到各个领域中，尤其是航天、航空以及军事等领域内，占全部增强纤维材料的2/3以上。
因为玻璃纤维材料的强度比较高，有绝缘性效果，具备耐高温的优势，各种性能比较优越，使用范围极为广泛，对于现代社会的可持续发展有着重要的意义。
二、玻璃纤维的制备（一）玻璃纤维的分类及特点虽然玻璃纤维材料组成的单元比较小，但是其包含的成本却比较多，比如二氧化硅、氧化钙、氧化镁、氧化铝等，这些材料的综合应用，使其具备独特的性能，完全能够满足很多场合中的应用需要。
纤维缠绕工艺及设备最新进展
纤维缠绕工艺进展一缠绕成型工艺简介缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维（或布带、预浸纱）按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模，获得制品。
根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同，分为干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种。
1. 干法缠绕干法缠绕是采用经过预浸胶处理的预浸纱或带，在缠绕机上经加热软化至粘流态后缠绕到芯模上。
由于预浸纱（或带）是专业生产，能严格控制树脂含量（精确到2%以内）和预浸纱质量。
因此，干法缠绕能够准确地控制产品质量。
干法缠绕工艺的最大特点是生产效率高，缠绕速度可达100～200m/min，缠绕机清洁，劳动卫生条件好，产品质量高。
其缺点是缠绕设备贵，需要增加预浸纱制造设备，故投资较大此外，干法缠绕制品的层间剪切强度较低。
2. 湿法缠绕湿法缠绕是将纤维集束（纱式带）浸胶后，在张力控制下直接缠绕到芯模上。
湿法缠绕的优点为：①成本比干法缠绕低40%；②产品气密性好，因为缠绕张力使多余的树脂胶液将气泡挤出，并填满空隙；③纤维排列平行度好；④湿法缠绕时，纤维上的树脂胶液，可减少纤维磨损；⑤生产效率高（达200m/min）。
湿法缠绕的缺点为：①树脂浪费大，操作环境差；②含胶量及成品质量不易控制；③可供湿法缠绕的树脂品种较少。
3. 半干法缠绕半干法缠绕是纤维浸胶后，到缠绕至芯模的途中，增加一套烘干设备，将浸胶纱中的溶剂除去，与干法相比，省却了预浸胶工序和设备；与湿法相比，可使制品中的气泡含量降低。
三种缠绕方法中，以湿法缠绕应用最为普遍；干法缠绕仅用于高性能、高精度的尖端技术领域。
纤维缠绕成型的优点①能够按产品的受力状况设计缠绕规律，使能充分发挥纤维的强度；②比强度高：一般来讲，纤维缠绕压力容器与同体积、同压力的钢质容器相比，重量可减轻40～60%；③可靠性高：纤维缠绕制品易实现机械化和自动化生产，工艺条件确定后，缠出来的产品质量稳定，精确；④生产效率高：采用机械化或自动化生产，需要操作工人少，缠绕速度快（240m/min），故劳动生产率高；⑤成本低：在同一产品上，可合理配选若干种材料（包括树脂、纤维和内衬），使其再复合，达到最佳的技术经济效果。
玻璃纤维剑杆织机引纬工艺调试与故障浅析
杆织机 的发展 。我 国的玻璃 纤维剑杆织机 虽然在 高
速化 、智能化 、 自动化等方 面有 了较 大的发展 ，但
同国外 同型号 剑杆织机相 比，还存在 入纬率低 、稳
五 攻关项 目文马克剑杆 织机 ，再 到 目前 山西经纬公 司制造 的Ｇ １２ 型和浙江万利公司制造 的Ｗ ４ ０ Ａ７４ Ｌ ５ 型剑
（ ｉｏ ｃ ｎ ｅ＆Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙＣ ． ｄ ａ ｊ ｇ ２ ０ １ ） Ｓｎ ｍａＳ ｉ ｃ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｏＬ ，Ｎ ｎ ｎ １ ０ ２ ｇ ｔ ｉ
Ａｂ ｔ ｃ ： Ｔ ｎ ｅｔ ａｅｔｅｗｅｔｎ ｅｔ ｎｐｏ ｅ ｓａ ｄｔ ｕ ｌ ｈ ｏｉｇｏ ｒ ｉｒｌｏ ｏ ａ ｉｇｇａ ｓｆ ｅ ｂ ｉｓ ＧＡ ７ ４ ｓｒ ｔ ｏｉｖ ｓｉ ｔ ｆ ｉｓｒｉ ｒ ｃ ｓ ｎ ｏ ｂｅｓ ｏ ｔ ｆ ￣ ｅ ｏ ｍｓｆ ｒ ａ ｇ ｈ ｏ ｒ ｎ ｗｅ ｖｎ ｌｓ ｂ ｒｆ ｒ ， ｉ ａ ｃ １２
等 ，使之运 动不灵 活或供纬 杆磨损太 大 ，选 择杆刮
筒子与穿纱横板 的距离及角度要合适 ，纱 管顶 端 到导纱 部件之 间 的距 离ｄ ０ｍ 以下 或５ ０ｍ 以 为７ ｍ ０ ｍ 上 ，此两范 围纱线张 力波动最 小 ，有 利于纱 线在相 对稳 定 的张 力下 引纬 ；筒子 的锭座 的方 向应 与储纬 器 的入 纱 口成 一条直 线 ，避免 退绕张 力增加 引起纬
和储 纬鼓接触 过紧 ，会增大纬 纱 的引纬张力值 的波 动 ，增大断纬几率 。
张力片调节：纬纱在两张力片中夹持力的大 小，
图 １ 纬 纱 退 解 不 惹 图
以在剑头 中能夹持住纬纱并顺利引纬 、交接纬为准 ，
１ １ １ 络筒 纱成形 ．．
同时要结合纬纱 的退绕张力来调节其相应大 小。 储纬纱张力合理 选择储纬 器 的储 纱宽度 、缠绕 密度及缠绕速度 ，一般是储纱量多，缠绕速度就快 ， 纬纱从其上退绕的张力也相对较小 ，反之则大 。
纤维缠绕实用工艺及设备新颖进展
纤维缠绕工艺进展一缠绕成型工艺简介缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维（或布带、预浸纱）按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模，获得制品。
根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同，分为干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种。
1. 干法缠绕干法缠绕是采用经过预浸胶处理的预浸纱或带，在缠绕机上经加热软化至粘流态后缠绕到芯模上。
由于预浸纱（或带）是专业生产，能严格控制树脂含量（精确到2%以内）和预浸纱质量。
因此，干法缠绕能够准确地控制产品质量。
干法缠绕工艺的最大特点是生产效率高，缠绕速度可达100～200m/min，缠绕机清洁，劳动卫生条件好，产品质量高。
其缺点是缠绕设备贵，需要增加预浸纱制造设备，故投资较大此外，干法缠绕制品的层间剪切强度较低。
2. 湿法缠绕湿法缠绕是将纤维集束（纱式带）浸胶后，在张力控制下直接缠绕到芯模上。
湿法缠绕的优点为：①成本比干法缠绕低40%；②产品气密性好，因为缠绕张力使多余的树脂胶液将气泡挤出，并填满空隙；③纤维排列平行度好；④湿法缠绕时，纤维上的树脂胶液，可减少纤维磨损；⑤生产效率高（达200m/min）。
湿法缠绕的缺点为：①树脂浪费大，操作环境差；②含胶量及成品质量不易控制；③可供湿法缠绕的树脂品种较少。
3. 半干法缠绕半干法缠绕是纤维浸胶后，到缠绕至芯模的途中，增加一套烘干设备，将浸胶纱中的溶剂除去，与干法相比，省却了预浸胶工序和设备；与湿法相比，可使制品中的气泡含量降低。
三种缠绕方法中，以湿法缠绕应用最为普遍；干法缠绕仅用于高性能、高精度的尖端技术领域。
纤维缠绕成型的优点①能够按产品的受力状况设计缠绕规律，使能充分发挥纤维的强度；②比强度高：一般来讲，纤维缠绕压力容器与同体积、同压力的钢质容器相比，重量可减轻40～60%；③可靠性高：纤维缠绕制品易实现机械化和自动化生产，工艺条件确定后，缠出来的产品质量稳定，精确；④生产效率高：采用机械化或自动化生产，需要操作工人少，缠绕速度快（240m/min），故劳动生产率高；⑤成本低：在同一产品上，可合理配选若干种材料（包括树脂、纤维和内衬），使其再复合，达到最佳的技术经济效果。
纤维缠绕技术研究与应用发展趋势
２ ２
‘ 奋刻
表３
项 目 缠绕场所清洁状态 增强材料规格 最好 干
三种绷绕工艺方法 的比较
图 ２ Ｓ Ｐ Ｔ Ｍ一“ 近地 点发动机示惫图
： ９ 拐 ｅ ｅｅＪ
暮
图 ３ Ｄ Ｆ Ｈ－２ Ａ 远地点发动机结构示惫图
说， 可以简单地把带缠绕说成是以附有背衬纸的预浸单向 带为原材料，实现螺 旋组 绕和 环向缠绕的一种干法缠绕工艺。 众所周知，传统的预浸带基本上只用于平面缠绕， 不能 用于螺旋缠绕， 因而对制品几何形状和尺寸有严格限制， 应用领域相当狭小。采用传 统
轴） 。绕丝嘴 转一圈， 芯模转过一个纱片宽度。 这就带来一个问题：每次铺 放到芯模上的
纱 片，其两边或纱片两边与其中间部分 同芯模 曲线外型的贴实松紧程度不同，这必然影
响复合材料结构性能。纱片越宽，问 题越突出。 减少纱片宽度或同时采 用多 个纱团， 可
以减轻由此造成的影响。 但是 ， 前者使纤维堆积问题 加剧 ， 后者带 来张 力不均匀问题 ， 同 样降低结构性能。在绕丝嘴的传动机构上增添一个沿其旋转轴体状态始终与
浸渍工艺 完成时相 同，在冷冻贮藏期 间，粘度荃本上不增加 ，不存在 Ｂ阶 段 。干法 、湿法与预 浸湿法的优缺点 比较 见表 ３ ， ２ ． ２ ． ２ 带缠绕工艺Ｌ ８ ． １ －８ ］ 这 是适应航天结构提出的高结构 效率要求 ，在纤维缠绕技术的基础上 发展起来的。实际上 ，带缠绕的基本 原理和所用原材料是湿法螺旋缠绕和 预浸带平面缠绕的有机结合。也就是
纤维缠绕实用工艺及设备新颖进展
纤维缠绕实用工艺及设备新颖进展纤维缠绕工艺进展一缠绕成型工艺简介缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维（或布带、预浸纱）按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模，获得制品。
根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同，分为干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种。
1. 干法缠绕干法缠绕是采用经过预浸胶处理的预浸纱或带，在缠绕机上经加热软化至粘流态后缠绕到芯模上。
由于预浸纱（或带）是专业生产，能严格控制树脂含量（精确到2%以内）和预浸纱质量。
因此，干法缠绕能够准确地控制产品质量。
干法缠绕工艺的最大特点是生产效率高，缠绕速度可达100～200m/min，缠绕机清洁，劳动卫生条件好，产品质量高。
其缺点是缠绕设备贵，需要增加预浸纱制造设备，故投资较大此外，干法缠绕制品的层间剪切强度较低。
2. 湿法缠绕湿法缠绕是将纤维集束（纱式带）浸胶后，在张力控制下直接缠绕到芯模上。
湿法缠绕的优点为：①成本比干法缠绕低40%；②产品气密性好，因为缠绕张力使多余的树脂胶液将气泡挤出，并填满空隙；③纤维排列平行度好；④湿法缠绕时，纤维上的树脂胶液，可减少纤维磨损；⑤生产效率高（达200m/min）。
湿法缠绕的缺点为：①树脂浪费大，操作环境差；②含胶量及成品质量不易控制；③可供湿法缠绕的树脂品种较少。
3. 半干法缠绕半干法缠绕是纤维浸胶后，到缠绕至芯模的途中，增加一套烘干设备，将浸胶纱中的溶剂除去，与干法相比，省却了预浸胶工序和设备；与湿法相比，可使制品中的气泡含量降低。
三种缠绕方法中，以湿法缠绕应用最为普遍；干法缠绕仅用于高性能、高精度的尖端技术领域。
纤维缠绕成型的优点①能够按产品的受力状况设计缠绕规律，使能充分发挥纤维的强度；②比强度高：一般来讲，纤维缠绕压力容器与同体积、同压力的钢质容器相比，重量可减轻40～60%；③可靠性高：纤维缠绕制品易实现机械化和自动化生产，工艺条件确定后，缠出来的产品质量稳定，精确；④生产效率高：采用机械化或自动化生产，需要操作工人少，缠绕速度快（240m/min），故劳动生产率高；⑤成本低：在同一产品上，可合理配选若干种材料（包括树脂、纤维和内衬），使其再复合，达到最佳的技术经济效果。
玻璃钢纤维缠绕设备缠绕精度的影响因素及提高方法
玻璃钢纤维缠绕设备缠绕精度的影响因素及提高方法张勤德(国家建材局璃钢研究设计院 北京 102101)摘要: 本文概述了玻璃钢缠绕设备缠绕偏差产生的原因,分析了提高缠绕精度的意义,着重介绍了在缠绕设备中与缠绕精度有关的因素,以及在缠绕计算、设计制造、元件选型等方面应该注意的问题及解决方法。
关键词: 缠绕精度 影响因素 提高方法1 前 言玻璃钢是一种性能优良的复合材料,具有重量轻、强度高、耐电、耐热、耐腐蚀、可设计性和易于成型等特点,应用前景广阔,目前已在能源、煤炭、交通、石化、轻工、建筑、市政、环保及航空航天等领域得到广泛的应用。
纤维缠绕是玻璃钢制品的重要成型工艺之一。
它是将玻璃钢增强材料———玻璃纤维,通过特定装置浸上一定量的树脂糊,然后依据特定的缠绕运动规律,将浸胶后的增强材料缠绕在旋转着的芯模上,形成柔性玻璃钢半成品,最后经固化、修整等工序获得玻璃钢成品。
纤维缠绕玻璃钢制品主要有管道(包括方管、变径管及锥管等)、贮罐(包括椭球头、球头、锥头、平头、球形贮罐)等。
其制品规格覆盖面大,制品直径或当量直径可从几毫米到十多米。
纤维缠绕玻璃钢成型工艺所需设备主要有内衬制作设备、缠绕机、固化设备、脱模设备及修整设备等。
其中缠绕机是最重要的设备,它有多种类型,以制品规格分,可分为大、中、小、微型缠绕机;以结构形式分,可分为卧式、立式、环绕式等;以控制水平来分,可分为机械式、液压伺服式、微机控制式;以制品长度分,可分为连续式和定长式;以运动自由度分,可分为二、三、四、五、六轴缠绕机。
无论何种缠绕机都由动力源、传动机构、执行机构、控制机构及辅助机构组成,都具有相近的原理、相似的功能,即将增强材料以一定的缠绕规律缠绕到芯模上,形成玻璃钢缠绕制品。
缠绕规律的实现依靠设备的各种机构,因此,每种机构零件的精密性必然影响缠绕规律实现的准确性,即影响缠绕精度。
本文主要分析介绍提高缠绕精度的意义和影响缠绕精度的一些相关因素,以及缠绕设备设计与调试中的一些具体经验。
浅析缠绕成型设备的应用发展
浅析缠绕成型设备的应用发展【摘要】随着科技技术的不断发展，由于复合材料具有非常好的综合性能，因此，它被广泛用于各行各业中，玻璃钢复合材料是当前应用最广的一种材料，很多结构复杂的产品就可采用玻璃钢，缠绕设备是生产复合材料产品的一种重要设备，本文研究了缠绕设备的发展状况和工艺特性，研究了缠绕设备的优化。
【关键词】纤维缠绕设备；发展；工艺；优化引言随着纤维材料和科学技术的发展，纤维缠绕技术已经在各行各业中成为一种应用非常广泛的机加工技术，也是一种发展比较成熟的技术。
在20世纪40年代，玻璃钢复合材料就开始在美国应用，在美国研制核技术的时候发明了纤维成型设备，进而研发了纤维成型工艺，这些技术的发明和应用极大地推动了军事工业的发展。
纤维缠绕成型的过程主要是：首先将纤维和树脂粘结剂进行有效的浸渍，然后对纤维施加一定的张力，在力的作用下，使纤维按照一定的规律缠绕到芯模上，然后对纤维进行固化，最后对其脱模，从而产生工业产品的工艺过程。
缠绕成型设备能够充分展现复合材料的优异的特点，在整个成型工艺的过程基本不需要进行机械加工，而且纤维铺设方向标准。
在制造具有强度高和高可靠性的复合材料产品方面，最重要的一种工艺方法是进行缠绕成型工艺，这种工艺能够实现纤维拉伸高强度的优势，它可以用来制造的产品，常常可以有效的承受内外压力，以及承受弯曲和扭转力等其它力的作用品。
所以它被广泛的应用于航空和航天等多个部门。
随着纤维缠绕技术和工艺的发展，特别是随着计算机的发展，以及在纤维缠绕中广泛应用CAD/CAM技术，可以将纤维缠绕的产品有效的进行降低生产成本，大幅度的缩短生产周期，纤维缠绕技术不光应用在军事技术方面也在逐渐民用工业应用发展，如大型储罐、火车、汽车零件制造等。
由于纤维材料具有比较突出的物理特性，以及它的耐腐蚀性非常好，能应用在比较恶劣的环境，所以在实际应用中产生了较好的经济效应。
1 缠绕成型设备发展现状我国在缠绕成型设备的研发方面起步较晚，加上国外对我国的技术限制，这些不利条件导致我国在缠绕成型工艺和成型设备研制上非常落后。
纤维缠绕工艺浸胶技术研究进展_郁成岩
可大致分为 :①溶液浸渍法 ;②热熔浸渍法和胶膜碾 压法 ;③粉末工艺法等 。
(1)溶液浸渍法 溶液法是目前制备干法缠绕成型用预浸带的最 常用的方法 , 其基本过程如图 2 所示[ 6] 。 单向张紧
收稿日期 : 2009-10-10 作者简介 :郁成岩 (1985-), 男, 硕士研究生 , 主要从事聚合物基复合材料方面的研究 。
FRP/CM 2010.No.5
2010年第 5期
玻 璃 钢 /复 合 材 料
85
的纱束从纱架引出 , 连续平行地进入装有树脂溶液 的胶槽内浸渍 , 再经高温炉烘干 , 铺垫隔离纸 , 同时 靠热压辊压实 , 最后收卷储存 , 即得成卷的预浸带 , 可用作商业买卖 。 也有预浸带无需铺垫隔离纸 , 成 卷后直接用于缠绕 , 实现即浸即用地不间断生产 。
图 6 湿法缠绕成型工艺流程图
由于湿法缠绕工艺不采用预浸带技术 , 也没有 预固化过程 , 因而制品的含胶量是在浸胶和缠绕过 程中进行控制 。 浸胶技术的优劣直接影响缠绕制品 的好坏 。湿法缠绕工艺的浸胶通常采用直浸法和胶 辊接触法[ 11] 。
(1)直浸法 直浸法是目前湿法缠绕工艺中设备最简单 , 应 用范围最广泛的一种浸胶技术 。该法是将纱团引出 的一束或多束单向张紧的纤维连续直接进入胶槽浸 渍胶液 , 然后通过挤胶辊的挤压使胶液均匀 , 再利用 刮胶刀刮去多余的胶液 , 即得到直接用于湿法缠绕 的浸过胶的纤维 。其工艺过程如图 7所示 。 整个浸 胶过程中 , 挤胶辊压力的大小 、刮胶刀与纱带的距离 和胶液的温度是影响含胶量的主要因素 。 (2)胶辊接触法 胶辊接触法是由 直浸法经 过一定改 进演变而 来 , 它的浸胶装置比直浸法稍微复杂一些 。胶辊接
纤维复合材料缠绕制品机械加工工艺优化
纤维复合材料缠绕制品机械加工工艺优化【摘要】：由于纤维复合材料的强度较好，抗腐蚀程度强，目前在航空航天领域、船舶制造领域、机电化工领域都在广泛使用，其中在航空航天、船舶制造领域应用的时候对于加工工艺有着更严格的要求。
技术人员要对加工工艺中出现的问题，特别是切断加工、圆环加工以及钻孔加工中产生的缺陷进行重点关注，从刀具结构改进，完善装夹方法调整加工参数等方面入手，在保证加工质量的同时为加工效率的提高提供贡献。
【关键词】：纤维复合材料；缠绕；制品机械；加工工艺；随着化工工艺的发展，纤维复合材料在化工生产中得到了很广泛的应用。
由于纤维复合材料的强度较好，抗腐蚀程度强，目前在航空航天领域、船舶制造领域、机电化工领域都在广泛使用。
在纤维缠绕工艺中，机械加工和缠绕工艺之间一直有着紧密的联系。
同时，由于纤维强度和韧性的可承受极限程度不同，导致在进行机械加工的时候很容易出现拉裂、掉渣等现象。
面对这些问题，本文将从切断加工、外圆加工以及钻孔加工等方面展开分析，探讨加工优化方法，希望为纤维复合材料的加工工艺提供帮助。
一、切断加工分析和优化方法在对纤维复合材料进行缠绕加工的时候，切断加工方式是加工工艺中经常使用的工艺手段。
在进行切断加工的时候，经常出现的问题是容易产生向内壁拉丝现象，内壁拉丝的方向主要是向着缠绕角方向。
具体来说，当加工工艺进行到最后一步，即将要切断最里面纤维的时候，可能出现剥落和内壁拉丝的问题，如图1 所示:图1 内壁剥落现象该现象的产生主要是因为在进行切断加工的时候，加工道具对整个材料产生了较大的压力，促使纤维复合材料之间的粘黏出现问题，进而产生剥落【1】。
通过进一步的研究发现，该现象主要是制品内壁在进行切断加工工艺的时候没有达到支撑要求，从而导致超过纤维材料的承受能力，出现受力分层情况。
为了解决受力分层的问题，通过研究发现采取涨环撑实的方法可以取得一定的效果。
内壁涨环如图2所示。
图2:两种内壁涨环模型通过内壁涨环的使用可以减弱切断造成问题的影响，但仍然不能完全避免切断时出现的内壁拉丝问题。