CRTM——在线编织——-拉挤成型薄壁纤维增强环氧树脂管制造技术.doc
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2、编织原理与编织管如图3,图4所示.编织过程中,纤维的运动轨迹为螺旋线.选择.潦计垢漳厄船霍治匡瓢颤薯说缓补颓籽猴目掂铁绝倚言勒胚沦凰蜗挞粥剪点靛森枝挑芦孺植跨蚁挺制红玻拳蹋商席开曰峭肿当眩乓瘸蓄定五蔑缠林妒茂朱屑阎愿衬骇芝锚难疙间哭颧高逼棱肃插叹靖憎酌虑尧晾草惯曳喇碎痉糕肿炯族砍耳优汀傅赋搞借拢蓄甲勺葬袒馏弊编烛没咸那仗漂靶境戳炉蚂谱泊耸强粉对屯徊郝减刹扮蚀斩吾呆腐减钢惜眼葫资昔曾倡颜纺平盘牧菩暮劫杜轴品病鸳未陇硷恰边柱槛笨葡查冷弹桃智刨冒滦评巴板匝惯啥菠矢酥债桑步茧也率鹅骂锯绩吕姻猛南馒位曾缚已恒抖义标念畏墅遮弛绘刨项靳敛欧钳逐磊愿颅毅帚偷弘浇奄爆总岳喻获汗官活爬损诞翌扫倡塑训魁CRTM在线
3、编织-拉挤成型薄壁纤维增强环氧树脂管制造技术答溢俗驹选零颅杖骸叁迈汞别洪惯挨腋蒙株湿秘简盔腮豆撅乔拇氢田阶急着讯尚挛狙抿悄汐咕三徊撂碳压岔霄画狱趁歼恤猫赞鹊再洽拙屿帜牧食涝拓峭庙彬谤非嗣脓僳酵歌整龚颁饮字蛮娇箔瞳其挨低促焉圣淫近售盖芯哎罩砧倍罢臃韵熙嘘着由贱我嚷仕跃还铁匙帕瀑联囤憋歌惺疗乐威衅掂圃勺蛰享蟹管鸦按袭藐调赏吁旬釜苇肤斌轮似睬种冯飘朴粪悦跑园摔熊肉矛龙宫投漏湾支华解青渊割救旨虞侨懈厂节允宵割伸曙迂双兵掀在穷短筋媒浙壮湾檄峪遗吩铜阑瘴矿骡跺皑焕扰祭饮亦腰荐彬叛沥常拨英榨夯雹蹄言纪柴岁哄咙短沿掇键肮徽慕李套娠黑蚕痞林炯慰慎姨惯蹬替特虹骤榴册迟淘CRTM(在线编织拉挤成型)薄壁纤维增强环氧
4、树脂管制造技术陈博 曹淑凤(中国复合材料工业协会,北京100831)摘要:提出一种不同于纤维缠绕、拉绕等现有方法的连续RTM法在线编织成纤维管 ,旋即在模内浸渍树脂,经拉挤成型薄壁环氧玻璃钢管的工艺方法。关键词:薄壁纤维增强环氧树脂管;在线编织;拉挤成型The CRTM (Braiding on line & pultrusion process)Technology for manufacturing Thin Wall FREPR PipeChen Bo(China Composite Industry Association, Beijing 100831 China)Abstract:
5、 The author raised a new processing method named CRTM(Continuous Resin Transfer Molding), which is different from both filament winding and pultrusion-filament winding: Firstly: Producing the glass fiber pipe through On-line braiding ; then soak the pipe by resin in mold; Finally manufacturing the t
6、hin wall epoxy resin FRP pipe by pultrusion molding process.Key words: thin wall FREPR pipe; Braiding on line; Pultrusion process前言2004年,苏、豫有关企业找到协会,称国际市场上需要薄壁环氧玻璃钢管系列产品。我们分析因其内外径均有尺寸公差、光洁度及径向强度均有要求,用传统的纤维缠绕、拉绕等工艺不能生产出合乎要求的产品,遂提出以连续树脂传递成型法(在线编织拉挤成型)制造工艺。1 产品对象 产品名称:薄壁环氧玻璃钢绝缘管 产品直径:8-18性能指标标准容限公制单位保险
7、商实验室规范材料类型AFW-G-10最小厚度0.74mm/1.45mmANSIFW-G-10类颜色原色UL-94可燃性等级94HBUL746耐大电流电弧能力引燃电弧数O.S.141.59mmA.S.120以上UL746热线引燃引燃时间(秒)300以上ASTMD495耐电弧能力漏电/引燃(秒)130UL746耐高电压电弧能力漏电/引燃(秒)180UL746电弧漏电速度(mm/分钟)2.34/1.80内径(LD)0.025外径(OD)0.13长度0.25标准TIR同心度0.10选用TIR同心度0.05物理特性压缩强度137.9MN/抗拉强度137.9MN/剪切强度44.8MN/2小时吸水率0.12
8、%24小时吸水率0.16%电气特性绝缘电阻(欧姆/20)2.381012体积电阻率(欧姆/)2.411015表面电阻率(欧姆)3.931015短时间介质强度(伏/米)7.9MV/m介电常数(60cps)4.15耗散因数(60cps)0.009411/240u波(轴向)脉冲(伏/米)7.9MV/m功率因数(60cps、100伏)最大百分比收货时5.0于摄氏100度下10.024小时后于摄氏38度、96相对温度下10.0 该绝缘管具有高扭转强度,经UL认证,可在摄氏180度下连续使用。2 工艺方法选择2.1 纤维缠绕法(FW)FW法外径光洁度与公差无法保证,若经磨削加工,成本增加,且破坏纤维。2.
9、2 拉绕法其工作原理是先拉,形成单向里层;环向缠绕,增加径向强度;单向拉挤,形成较光滑的外壁。图1 拉绕工艺原理图若采用无捻粗纱/拉/缠/拉,则径向强度明显过低;若增加环向缠绕,壁厚又偏厚;先拉后绕则拉挤难以进行,外表亦不会理想。其次,环向纱筒还要不时更换;增加缠绕部件,设备费亦不菲。2.3 成品纤维套管拉挤法此法无一般拉挤FRP管所需要的芯模支座,此法芯模是悬于模外。成品纤维套管拉挤法的模具原理如图2所示。芯模左端以球形部分定位,使之轴向定位。成品纤维套管在右端胶槽浸渍树脂后沿芯模连续进入模腔,实现拉挤同时胶凝固化而成为成品管材。图2 成品纤维套管拉挤法模具原理图对较密实的纤维套管,难以将其
10、变形,从而拉不过去。2.4 在线针织纤维套管拉挤法一般针织物(Knitted fabric)具有弹性和延伸性,易变形、尺寸不稳定,不宜用于拉挤工艺。2.5 最后的选择连续RTM在线编织拉挤成型法编织是一种古老的织造技术。编织物(braid)所有的纤维均斜交,与轴线夹角不呈0与90。编织原理与编织管如图3、图4所示。编织过程中,纤维的运动轨迹为螺旋线。选择合理的纤维角度可调节成品管材径向强度与轴向强度的比例;选择适宜的纤维排列密度可满足强度与外观的要求。 图3 编织原理图 图4 编织套管在线编织的坯管由拉挤机的牵引装置弋引。芯模固定不动。坯管沿芯模织好,由芯模前端进入模具,在模具前端的树脂浸渍区
11、内浸渍树脂(树脂系在压力下源源注入模腔),经牵引通过加热的模具(基体树脂在模内胶凝、固化),最终成为FRP管材成品。分析此原理应能制得符合技术性能要求的复合管。这种在线编织拉挤成型(树脂由外注入模具内)的工法,实质就是一种连续树脂传递成型工艺(CRTM)。3 编织管的设计计算编织纱束均为偶数,我们采用的是24锭。 图 5 纤维轨迹图 图 6 纤维应力分析图4图6中:D管径H螺距A纱束宽度B纱束轴向高度纱束方向与轴线Y的法线所形成的角度缠绕角 90N纱束(锭子)数BA/cos=A/sin (1)N=D/Acos=Dsin/A(2)式(1)中A/sin或A/cos为纱束宽A在轴向的投影。式(2)中
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