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新聞資訊

玻璃鋼熱塑性復合材料成型工藝!

文章出處:山東恒信官網(wǎng)   責任編輯:網(wǎng)絡(luò )部   發(fā)布時(shí)間:2015-10-26 16:31:00    點(diǎn)擊數:-   【

熱塑性復合材料是以玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等增強各種熱塑性樹(shù)脂的總稱(chēng),國外稱(chēng)FRTP(Fiber Rinforced Thermo Plastics)。由于熱塑性樹(shù)脂和增強材料種類(lèi)不同,其生產(chǎn)工藝和制成的復合材料性能差別很大。

從生產(chǎn)工藝角度分析,塑性復合材料分為短纖維增強復合材料和連續纖維增強復合材料兩大類(lèi):

一、短纖維增強復合材料

①注射成型工藝;

②擠出成型工藝;

③離心成型工藝。

二、連續纖維增強及長(cháng)纖維增強復合材料

①預浸料模壓成型;

②片狀模塑料沖壓成型;

③片狀模塑料真空成型;

④預浸紗纏繞成型;

⑤拉擠成型。

熱塑性復合材料的特殊性能如下:

(1)密度小、強度高 熱塑性復合材料的密度為1.1~1.6g/cm3,僅為鋼材的1/5~1/7,比熱固性玻璃鋼輕1/3~1/4。它能夠以較小的單位質(zhì)量獲得更高的機械強度。一般來(lái)講,不論是通用塑料還是工程塑料,用玻璃纖維增強后,都會(huì )獲得較高的增強效果,提高強度應用檔次。

(2)性能可設計性的自由度大 熱塑性復合材料的物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能,都是通過(guò)合理選擇原材料種類(lèi)、配比、加工方法、纖維含量和鋪層方式進(jìn)行設計。由于熱塑性復合材料的基體材料種類(lèi)比熱固性復合材料多很多,因此,其選材設計的自由度也就大得多。

(3)熱性能 一般塑料的使用溫度為50~100℃,用玻璃纖維增強后,可提高到100℃以上。尼龍6的熱變形溫度為65℃,用30%玻纖增強后,熱形溫度可提高到190℃。聚醚醚酮樹(shù)脂的耐熱性達220℃,用30%玻纖增強后,使用溫度可提高到310℃,這樣高的耐熱性,熱固性復合材料是達不到的。熱塑性復合材料的線(xiàn)膨脹系數比未增強的塑料低1/4~1/2,能夠降低制品成型過(guò)程中的收縮率,提高制品尺寸精度。其導熱系數為0.3~0.36W(㎡·K),與熱固性復合材料相似。

(4)耐化學(xué)腐蝕性 復合材料的耐化學(xué)腐蝕性,主要由基體材料的性能決定,熱塑性樹(shù)脂的種類(lèi)很多,每種樹(shù)脂都有自己的防腐特點(diǎn),因此,可以根據復合材料的使用環(huán)境和介質(zhì)條件,對基體樹(shù)脂進(jìn)行優(yōu)選,一般都能滿(mǎn)足使用要求。熱塑性復合材料的耐水性?xún)?yōu)于熱固性復合材料。

(5)電性能 一般熱塑性復合材料都具有良好的介電性能,不反射無(wú)線(xiàn)電電波,透過(guò)微波性能良好等。由于熱塑性復合材料的吸水率比熱固性玻璃鋼小,故其電性能優(yōu)于后者。在熱塑性復合材料中加入導電材料后,可改善其導電性能,防止產(chǎn)生靜電。

(6)廢料能回收利用 熱塑性復合材料可重復加工成型,廢品和邊角余料能回收利用,不會(huì )造成環(huán)境污染。

由于熱塑性復合材料有很多優(yōu)于熱固性玻璃鋼的特殊性能,應用領(lǐng)域十分廣泛,從國外的應用情況分析,熱塑性復合材料主要用于車(chē)輛制造工業(yè)、機電工業(yè)、化工防腐及建筑工程等方面。

1、注射成型工藝

注射成型是熱塑性復合材料的主要生產(chǎn)方法,歷史悠久,應用廣。其優(yōu)點(diǎn)是:成型周期短,能耗小,產(chǎn)品精度高,一次可成型開(kāi)關(guān)復雜及帶有嵌件的制品,一模能生產(chǎn)幾個(gè)制品,生產(chǎn)效率高。缺點(diǎn)是不能生產(chǎn)纖維增強復合材料制品和對模具質(zhì)量要求較高。根據目前的技術(shù)發(fā)展水平,注射成型的產(chǎn)品為5kg,最小到1g,這種方法主要用來(lái)生產(chǎn)各種機械零件,建筑制品,家電殼體,電器材料,車(chē)輛配件等。

2、擠出成型工藝

擠出成型是熱塑性復合材料制品生產(chǎn)中應用較廣的工藝之一。其主要特點(diǎn)是生產(chǎn)過(guò)程連續,生產(chǎn)效率高,設備簡(jiǎn)單,技術(shù)容易掌握等。擠出成型工藝主要用于生產(chǎn)管、棒、板及異型斷面型等產(chǎn)品。增強塑料管玻纖增強門(mén)窗異型斷面型材,在我國有很大市場(chǎng)。擠出成型復合材料制品的工藝流程如下:

3、纏繞成型工藝

熱塑性復合材料的纏繞成型工藝原理和纏繞機設備與熱固性玻璃的一樣,不同的是熱塑性復合材料纏繞制品的增強材料不是玻纖粗紗,而是經(jīng)過(guò)浸膠(熱塑性樹(shù)脂)的預浸紗。因此,需要在纏繞機上增加預浸紗預熱裝置和加熱加壓輥。纏繞成型時(shí),先將預浸紗加熱到軟化點(diǎn),再與芯模的接觸點(diǎn)加熱,并加壓輥加壓,使其熔接成一個(gè)整體。

4、熱塑性復合材料拉擠成型

熱塑性復合材料的拉擠成型工藝與熱固性玻璃鋼的基本相似。只要把進(jìn)入模具前的浸膠方法加以改造,生產(chǎn)熱固性玻璃鋼的設備便可使用。生產(chǎn)熱塑性復合材料拉擠產(chǎn)品的增強材料有兩種:一種是經(jīng)過(guò)浸膠的預浸紗或預浸帶,另一種是未浸膠的纖維或纖維帶。

5、焊接層合法

此法系利用熱塑性復合材料的可焊性,生產(chǎn)復合材料板材。其方法如下:先在工作臺上壓鋪一層預浸料(一般寬500mm),鋪第二層浸料時(shí),開(kāi)動(dòng)壓輥的焊接器,使預浸料進(jìn)入壓輥下,焊接器使上下兩層預浸料在幾秒鐘內同時(shí)受熱熔化,當機器向前移動(dòng)時(shí),預浸料在壓輥的壓力(0.3MPa)作用下粘合成一體。如此重復,可生產(chǎn)任意厚度的板材。

6、熱塑性片狀模塑料制品沖壓成型工藝

熱塑性片狀模塑制品沖壓成型與熱固性SMC壓制成型不同,它要先將坯料預熱,然后再放放模具加壓成型。

7、熱塑性復合材料的連接技術(shù)

熱塑性復合材料的連接方法很多,例舉如下:

①、鉚接 用于熱塑性復合材料鉚接用的鉚釘,一般都是用連續纖維增強熱塑性塑料制造,是用拉擠棒材制造。施工時(shí),鉚釘預熱到可以加壓塑變的溫度,鉚釘與孔徑應能?chē)烂芘浜?,不能大,也不能小。也可以用金屬螺栓。鉚接的優(yōu)點(diǎn)是耐沖擊性好,無(wú)電化學(xué)腐蝕,價(jià)格便宜。

②、焊接 熱塑性復合材料的焊接處理,是將被連接材料的焊接表面加熱到熔化狀態(tài),然后搭接加壓,使之接成一體。復合材料焊接原理與塑料焊接相似,但必須注意焊接處的纖維增強效果不能降低很多。

③、管件對接焊 熱塑性復合材料管的對接焊方法有直接對接和補強對接焊兩種。這種連接方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單,可在現場(chǎng)施工,不需對管子進(jìn)行機械加工,連接強度高,不易斷裂。缺點(diǎn)是成本高,工藝要求嚴格,要保證尺寸緊密配合。

④、纏繞焊接 用預浸帶沿焊縫手工或機械纏繞,同是用火焰噴槍對接觸點(diǎn)加熱熔融,使之與被連接件粘牢。選擇預浸帶時(shí),要注意纖維的方向和含量。此法較實(shí)用,被連接材料能保留較好的性能,但易出現加熱不均的現象。

⑤、薄板超聲波焊接 此法是用超聲波對被連接處進(jìn)行加熱焊接,一般能夠獲得較高的連接強度。

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