玻璃钢电缆保护管缠绕成型工艺实施

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玻璃钢电缆保护管缠绕成型工艺实施
发布时间:2013-12-17 09:55:59  来源:本站  作者:畅元玻璃钢

 玻璃钢电缆保护管的一般工艺流程图6-1:

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     一 原材料准备
    缠绕前,需按照相关成型工艺指导文件的具体要求对增强材料、树脂基体及其它辅助材料的名称、规格型号、生产厂家等进行复查。
    增强材料(包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、布、毡等)通常应检查纤维的类型、线密度、浸润剂类型、有无加捻等指标。必要时需按照相关标准复测其强度、密度、含油率、含水量等指标。
    纤维在使用前需进行烘干处理,根据其纱团大小一般在60℃-80℃的烘箱内干燥24~48小时。芳纶纤维极易吸水,所以在使用过程中应采用密封、加热的方式,使之与湿气隔绝。
    树脂基体(包括环氧树脂、不饱和聚脂树脂、乙烯基脂树脂等)在使用前通常应检查树脂种类、牌号、生产厂家等是否与工艺指导文件规定的一致,并依据作业指导文件对外观、粘度、生产日期等规定的指标进行复测。
    环氧树脂通常需复测的指标主要有环氧值、羟值、氯含量、粘度等。不饱和聚脂树脂通常需复测的指标主要有粘度、酸值、固体含量、 羟值、反应活性、凝胶时间、80℃下树脂热稳定性等。
    树脂固化物的性能对复合材料制品的性能影响较大,通常需进行力学性能、热稳定性、浇铸体硬度、热变形温度等检测。确认满足性能指标要求后方可使用。
     二 玻璃钢电缆管胶液配制
    根据工艺设计文件要求首先选用合适量程的天平、台秤、磅秤、电子秤等进行各组分的称量。按照配方要求向树脂基体中依次加入溶剂、固化剂、促进剂或其它辅助材料,经人工或搅拌器充分搅拌均匀后方可使用。考虑到不同树脂体系适用期不同,一次配制的胶液数量不能过多,以免造成浪费。
    应特别注意的是配制不饱和聚醋树脂体系前,需按照当时的环境温度情况调节固化剂、促进剂的用量,测试凝胶时间,使树脂具有较合适的使用期。不饱和聚聚树脂的固化剂和促进剂不能直接混合,以免发生危险。
    三 设备检验、调试和程序的输入
    缠绕前需对缠绕机进行必要的检验、调试和程序输入等工作。
    (1)玻璃钢电缆管管设备检验
    对缠绕机进行空转,检查机械系统(缠绕机架、电机、传动系统等)、控制系统、辅助系统(纱架、胶槽、加热器等)、张力控制系统(传感器、控制器、测控系统)的运转情况。如发现异常情况应停止使用,并及时修理。
    (2)缠绕线型设计与调试
    安装缠绕芯模,并将有关设计参数输入缠绕机。机械式缠绕机的缠绕线型主要由机械系统来控制,通过调节挂轮比、链条等获得需要的缠绕线型。数控缠绕机的缠绕线型通过数控系统如SIEMENS810、SIEMENS840D等来实现。缠绕时通过专用的缠绕软件,如CADWIND、CADFIL等来进行线型设计。线型调试时,将芯模安装到缠绕机上,进行预定线型缠绕,保证不出现纱片离缝、滑线等现象。
    (3)辅助设备安装调试
    对纱架、胶槽、绕丝嘴、加热器等辅助设备进行检验,确保运转正常,过纱路径光滑,不影响缠绕制品的质量。
     四 芯模的处理和安装
    1、金属芯模的准备
     (1)在缠绕前首先要清除金属表面的油污,用丙酮或乙酸乙脂清洗干净。如果有铁锈,先用砂纸打光芯模表面,而后再清洗干净。
    (2)在清洗千净的芯模表面涂敷脱模剂。脱模剂的种类很多,如聚乙烯醇、有机硅类、醋酸纤维素、聚酯薄膜、玻璃纸等,应严格按照不同脱模剂的使用方法进行涂敷操作。初次使用的模具应反复涂敷几次。 
    2.石膏芯模的准备
    (1)将己做好的石膏芯模表面涂敷一层胶液,用树脂或油漆均可。主要是将里面的小气孔封闭,待固化后,然后再涂上一层或数层聚乙烯醇,充分凉置后待用。
     (2)另一种方法是,将已做好的石膏芯模表面糊上一层玻璃纸,赶出里面的气泡,待用。
    (3)石膏芯模不适合固化温度高于150℃的产品。
    3、水溶性芯模的准备
    制作水溶性芯模常用的粘接剂主要有聚乙烯醇和硅酸钠。制品固化温度低(小于150℃)时,常用聚乙烯醇体系。固化温度较高(高于150℃)时,常用硅酸钠体系。水溶性芯模在使用前处理方法与石膏芯模类似。
     五 玻璃钢电缆保护管的缠绕成型
    (1)缠绕前首先进行纤维张力的调节,用张力器测量纤维张力,并对张力控制机构进行调节,以达到工艺文件规定的张力精度。
     (2)将胶液倒入胶槽中,使纤维经过浸胶槽和挤胶辊,然后将己浸胶的多根纤维分成若干组,通过分纱装置后集束,引入绕丝嘴。
    (3)按设计要求进行设定线型的缠绕,并随时调节浸胶装置控制纤维带胶量。缠绕时随时将产品表面多余的胶液刮掉,并观察排纱状况,如遇纱片滑移、重叠或出现缝隙等情况,应及时停车处理。
    (4)缠绕中应不断的调节张力,不断的添加新胶液,清除胶辊上的纱毛和滴落在缠绕设备上的胶液,保持整个生产线的清洁卫生,做到文明生产。
    (5)当缠绕即将结束时,测其厚度,达到设计要求时即可停机。
     (6)将产品卸下,进入固化炉或放置室温下固化。
     六 固化
    产品固化应严格按照工艺规定的固化制度进行。将产品放于烘箱、固化炉、真空罐或常温下固化。产品视其需要可采用水平放置、垂直放置或旋转放置的方式,按己确定的固化制度进行固化。在固化过程中要严格遵守操作规程,随时检查和调试温度,如遇温度过高、过低或升温过快等情况应停止固化,及时检修设备。固化结束后,通常自然冷却。严禁高温出炉,出炉温度过高会使产品收缩产生裂缝,影响产品质量。
    七 脱模
    制品固化后要将其中的芯模脱除,根据芯模的结构形式不同其脱模的方法也不相同。
    1金属芯模:一般采用机械脱模方式,如制作复合材料管道时,需通过脱模设备将金属芯模拔出。
    2组合模具:需先将模具拆散,然后小心的移除,注意不要碰伤产品。
    3水洗砂芯模:需先用水将砂芯模部分冲掉,然后脱除金属轴。有时为了脱模方便,常采用热水高压冲洗。
     八  产品加工与修整
    复合材料制品一般都需要机械加工,基本上沿用了对金属材料的一套加工方法,如车、铣、饱、磨、钻等,可以在一般木材加工机床或金属切削机床上进行。由于复合材料的性质与金属不同,因此在机械加工上有其特殊性。
    1.制品有硬度高的纤维增强材料和软质的树脂组成,切削加工时是软硬相间,断续切削,每分钟可达百万次以上冲击,致使切削条件恶化,刀具磨损严重。
    2.由于复合材料制品导热性差,在切削过程中金属刀具和复合材料摩擦产生的热无法及时传递出去,极易造成局部过热,致使刀具发生退火,硬度下降,加速刀具的磨损,缩短使用寿命,因此要求刀具耐热和耐磨性要好。
    3.缠绕制品在加工时,由于其缠绕成型的特点和加工中的过热及震动,容易产生分层、起皮、撕裂等现象,所以要考虑切削力方向,选择适当的切削速度。
    4.复合材料制品中的树脂不耐高温,高速切削时胶粘状碎屑遇冷又硬化,碎屑极易粘刀,所以切削速度不能太高。
    5.制品在机械加工过程中,会产生大量粉尘,因此必须采取有效的除尘通风措施。
    九 影响制品质量的因素
    缠绕成型过程是一个非常复杂的工序,许多工艺参数都对制品的质量有很大影响。
    1、缠绕张力
    缠绕张力是缠绕工艺的重要参数。张力大小、各束纤维间张力的均匀性,以及各缠绕层之间纤维张力的均匀性都对制品质量影响极大。因此,缠绕过程中必须严格控制纤维缠绕张力大小。
    缠绕张力的大小与缠绕速度、纤维路径的摩擦程度、纤维路径的弯曲程度等有较大关系。因此,缠绕过程中应随时注意纤维张力的变化,将纤维张力调节在工艺设计规定的范围内。
    湿法缠绕宜在纤维浸胶后施加张力,干法缠绕宜在纱团上施加。在纤维通过张力辊时,最好用梳子将各股纤维分开,以免打捻和磨损,辊子最小直径约50mm。张力器上的辊过多,纤维多次弯曲会降低强度。
    在缠绕厚度较大的制品时应采取逐层递减的张力制度,避免外层纤维张力过大将内层纤维压曲折。
    2、缠绕速度
    缠绕速度是指纤维纱缠绕到芯模上的线速度。缠绕速度直接影响到生产效率,缠绕速度过慢,生产效率会很低,但是要提高缠绕速度,必须以能够维持正常的操作为前提。
    湿法缠绕中,缠绕速度受到纤维浸胶时间的限制,势必造成纤维浸胶不足;另外,缠绕速度过快,芯模转速太高,容易造成胶液在离心力的作用下向外飞溅,通常情况下,缠绕速度不宜超过0. 9m/S.
    干法缠绕中的缠绕速度要高于湿法缠绕,但同样也有限制条件,主要是保证预浸料加热到所需粘度。
    3、环境温度、湿度
    缠绕过程中环境的温度、湿度对制品有很大影响,树脂胶液粘度随温度降低而增大,为保证胶纱在缠绕过程中的浸渍效果,同时也避免某些固化剂的低温析出,故纤维缠绕过程中一定要控制在15℃以上,可用红外线灯烧烤制品表面,以保证表面温度在40°C左右。可有效提高制品质量。
    缠绕过程中湿度不应过大,否则纤维吸潮后缠绕到制品上会产生纤维与树脂间粘接力降低,加速制品的老化等问题。
    4、胶液浸渍及含量控制
    复合材料制品中胶液含量的高低变化及分布对纤维缠绕制品性能影响很大:一是直接影响对制品质量和厚度的控制;二是从强度角度看,含胶量过高,使制品复合强度降低。含胶量过低,制品空隙率增加,使制品气密性、耐老化性能及剪切强度下降,同时也影响纤维强度的发挥。此外,胶液含量过大的变化会引起不均匀的应力分布,并在某些区域引起破坏,因此纤维浸胶过程必须严格控制。含胶量大小,须根据制品使用要求而定。
    为了保证纤维浸渍充分,树脂含量均匀。采用加热(胶槽恒温)和加入稀释剂可以有效控制胶液粘度,但都带来一定副作用,提高温度会缩短树脂胶液的使用期,加入溶剂,在成型时若去除不干净会在制品表面形成气泡,影响制品强度。但如果选择合适的加热温度和易挥发的溶剂,或以稀释剂代替普通溶剂,对胶纱采用烘干措施等,上述问题会得到克服。为保证纤维浸胶透彻,要求树脂粘度控制在0.35~1.0Pa .s。同时,缠绕过程中应注意随时将制品表面多余的树脂用刮胶板去除干净。
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