纏繞成型工藝
纏繞成型工藝是將浸過(guò)樹脂膠液的連續(xù)纖維（或布帶、預(yù)浸紗）按照一定規(guī)律纏繞到芯模上，然后經(jīng)固化、脫模，獲得制品。根據(jù)纖維纏繞成型時(shí)樹脂基體的物理化學(xué)狀態(tài)不同，分為干法纏繞、濕法纏繞和半干法纏繞三種。
（1）干法纏繞 干法纏繞是采用經(jīng)過(guò)預(yù)浸膠處理的預(yù)浸紗或帶，在纏繞機(jī)上經(jīng)加熱軟化至粘流態(tài)后纏繞到芯模上。由于預(yù)浸紗（或帶）是專業(yè)生產(chǎn)，能嚴(yán)格控制樹脂含量（到2%以內(nèi)）和預(yù)浸紗質(zhì)量。因此，干法纏繞能夠準(zhǔn)確地控制產(chǎn)品質(zhì)量。干法纏繞工藝的zui大特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，纏繞速度可達(dá)100～200m/min，纏繞機(jī)清潔，勞動(dòng)衛(wèi)生條件好，產(chǎn)品質(zhì)量高。其缺點(diǎn)是纏繞設(shè)備貴，需要增加預(yù)浸紗制造設(shè)備，故投資較大此外，干法纏繞制品的層間剪切強(qiáng)度較低。
（2）濕法纏繞 濕法纏繞是將纖維集束（紗式帶）浸膠后，在張力控制下直接纏繞到芯模上。濕法纏繞的優(yōu)點(diǎn)為：①成本比干法纏繞低40%；②產(chǎn)品氣密性好，因?yàn)槔p繞張力使多余的樹脂膠液將氣泡擠出，并填滿空隙；③纖維排列平行度好；④濕法纏繞時(shí)，纖維上的樹脂膠液，可減少纖維磨損；⑤生產(chǎn)效率高（達(dá)200m/min）。濕法纏繞的缺點(diǎn)為：①樹脂浪費(fèi)大，操作環(huán)境差；②含膠量及成品質(zhì)量不易控制；③可供濕法纏繞的樹脂品種較少。
（3）半干法纏繞 半干法纏繞是纖維浸膠后，到纏繞至芯模的途中，增加一套烘干設(shè)備，將浸膠紗中的溶劑除去，與干法相比，省卻了預(yù)浸膠工序和設(shè)備；與濕法相比，可使制品中的氣泡含量降低。
三種纏繞方法中，以濕法纏繞應(yīng)用zui為普遍；干法纏繞僅用于高性能、高精度的技術(shù)領(lǐng)域。
纖維纏繞成型的優(yōu)點(diǎn) ①能夠按產(chǎn)品的受力狀況設(shè)計(jì)纏繞規(guī)律，使能充分發(fā)揮纖維的強(qiáng)度；②比強(qiáng)度高：一般來(lái)講，纖維纏繞壓力容器與同體積、同壓力的鋼質(zhì)容器相比，重量可減輕40～60%；③可靠性高：纖維纏繞制品易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)，工藝條件確定后，纏出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，；④生產(chǎn)效率高：采用機(jī)械化或自動(dòng)化生產(chǎn)，需要操作工人少，纏繞速度快（240m/min），故勞動(dòng)生產(chǎn)率高；⑤成本低：在同一產(chǎn)品上，可合理配選若干種材料（包括樹脂、纖維和內(nèi)襯），使其再?gòu)?fù)合，達(dá)到*的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。
纏繞成型的缺點(diǎn) ①纏繞成型適應(yīng)性小，不能纏任意結(jié)構(gòu)形式的制品，特別是表面有凹的制品，因?yàn)槔p繞時(shí)，纖維不能緊貼芯模表面而架空；②纏繞成型需要有纏繞機(jī)，芯模，固化加熱爐，脫模機(jī)及熟練的技術(shù)工人，需要的投資大，技術(shù)要求高，因此，只有大批量生產(chǎn)時(shí)才能降低成本，才能獲得較的的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
1、原材料
纏繞成型的原材料主要是纖維增強(qiáng)材料、樹脂和填料。
（1）增強(qiáng)材料 纏繞成型用的增強(qiáng)材料，主要是各種纖維紗：如無(wú)堿玻璃纖維紗，中堿玻璃纖維紗，碳纖維紗，高強(qiáng)玻璃纖維紗，芳綸纖維紗及表面氈等。
（2）樹脂基體 樹脂基體是指樹脂和固化劑組成的膠液體系。纏繞制品的耐熱性，耐化學(xué)腐蝕性及耐自然老化性主要取決于樹脂性能，同時(shí)對(duì)工藝性、力學(xué)性能也有很大影響。纏繞成型常用樹脂主要是不飽和聚酯樹脂，也有時(shí)用環(huán)氧樹脂和雙馬來(lái)酰亞胺樹脂等。對(duì)于一般民用制品如管、罐等，多采用不飽和聚酯樹脂。對(duì)力學(xué)性能的壓縮強(qiáng)度和層間剪切強(qiáng)度要求高的纏繞制品，則可選用環(huán)氧樹脂。航天航空制品多采用具有高斷裂韌性與耐濕性能好的雙馬來(lái)酰亞胺樹脂。
（3）填料 填料種類很多，加入后能改善樹脂基體的某些功能，如提高耐磨性，增加阻燃性和降低收縮率等。在膠液中加入空心玻璃微珠，可提高制品的剛性，減小密度降低成本等。在生產(chǎn)大口徑地埋管道時(shí)，常加入30%石英砂，借以提高產(chǎn)品的剛性和降低成本。為了提高填料和樹脂之間的粘接強(qiáng)度，填料要保證清潔和表面活性處理。
2、芯模
成型中空制品的內(nèi)模稱芯模。一般情況下，纏繞制品固化后，芯模要從制品內(nèi)脫出。
芯模設(shè)計(jì)的基本要求 ①要有足夠的強(qiáng)度和剛度，能夠承受制品成型加工過(guò)程中施加于芯模的各種載荷，如自重、制品重，纏繞張力，固化應(yīng)力，二次加工時(shí)的切削力等；②能滿足制品形狀和尺寸精度要求，如形狀尺寸，同心度、橢圓度、錐度（脫模），表面光潔度和平整度等；③保證產(chǎn)品固化后，能順利從制品中脫出；④制造簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜，取材方便。
芯模材料 纏繞成型芯模材料分兩類：熔、溶性材料和組裝式材料。熔、溶性材料是指石蠟，水溶性聚乙烯醇型砂，低熔點(diǎn)金屬等，這類材料可用澆鑄法制成空心或?qū)嵭男灸?，制品纏繞成型后，從開(kāi)口處通入熱水或高壓蒸汽，使其溶、熔，從制品中流出，流出的溶體，冷卻后重復(fù)使用。組裝式芯模材料常用的有鋁、鋼、夾層結(jié)構(gòu)、木材及石膏等。另外還有內(nèi)襯材料，內(nèi)襯材料是制品的組成部分，固化后不從制品中取出，內(nèi)襯材料的作用主要是防腐和密封，當(dāng)然也可以起到芯模作用，屬于這類材料的有橡膠、塑料、不銹鋼和鋁合金等。
3、纏繞機(jī)
纏繞機(jī)是實(shí)現(xiàn)纏繞成型工藝的主要設(shè)備，對(duì)纏繞機(jī)的要求是：①能夠?qū)崿F(xiàn)制品設(shè)計(jì)的纏繞規(guī)律和排紗準(zhǔn)確；②操作簡(jiǎn)便；③生產(chǎn)效率高；④設(shè)備成本低。
纏繞機(jī)主要由芯模驅(qū)動(dòng)和繞絲嘴驅(qū)動(dòng)兩大部分組成。為了消除繞絲嘴反向運(yùn)動(dòng)時(shí)纖維松線，保持張力穩(wěn)定及在封頭或錐形纏繞制品紗帶布置，實(shí)現(xiàn)小纏繞角（0°～15°）纏繞，在纏繞機(jī)上設(shè)計(jì)有垂直芯軸方向的橫向進(jìn)給（伸臂）機(jī)構(gòu)。為防止繞絲嘴反向運(yùn)動(dòng)時(shí)紗帶轉(zhuǎn)擰，伸臂上設(shè)有能使繞絲嘴翻志的機(jī)構(gòu)。
我國(guó)60年代研制成功鏈條式纏繞機(jī)，70年代引進(jìn)德國(guó)WE-250數(shù)控纏繞機(jī)，改進(jìn)后實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)，80年代后我國(guó)引進(jìn)了各種型式纏繞機(jī)40多臺(tái)，經(jīng)過(guò)改進(jìn)后，自己設(shè)計(jì)制造成功微機(jī)控制纏繞機(jī)，并進(jìn)入市場(chǎng)。
機(jī)械式纏繞機(jī)類型
（1）繞臂式平面纏繞機(jī) 其特點(diǎn)是繞臂（裝有繞絲嘴）圍繞芯模做均勻旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，芯模繞自身軸線作均勻慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，繞臂（即繞絲嘴）每轉(zhuǎn)一周，芯模轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)小角度。此小角度對(duì)應(yīng)纏繞容器上一個(gè)紗片寬度，保證紗片在芯模上一個(gè)緊挨一個(gè)地布滿容器表面。芯?？焖傩D(zhuǎn)時(shí)，繞絲嘴沿垂直地面方向緩慢地上下移動(dòng)，此時(shí)可實(shí)現(xiàn)環(huán)向纏繞，使用這種纏繞機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是，芯模受力均勻，機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)，排線均勻，適用于干法纏繞中小型短粗筒形容器。
（2）滾翻式纏繞機(jī) 這種纏繞機(jī)的芯模由兩個(gè)搖支承，纏繞時(shí)芯模自身軸旋轉(zhuǎn)，兩臂同步旋轉(zhuǎn)使芯模翻滾一周，芯模自轉(zhuǎn)一個(gè)與紗片寬相適應(yīng)的角度，而纖維紗由固定的伸臂供給，實(shí)現(xiàn)平面纏繞，環(huán)向纏繞由附加裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于滾翻動(dòng)作機(jī)構(gòu)不宜過(guò)大，故此類纏繞機(jī)只適用于小型制品，且使用不廣泛。
（3）臥式纏繞機(jī) 這種纏繞機(jī)是由鏈條帶動(dòng)小車（繞絲嘴）作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并在封頭端有瞬時(shí)停歇，芯模繞自身軸作等速旋轉(zhuǎn)，調(diào)整兩者速度可以實(shí)現(xiàn)平面纏繞、環(huán)向纏繞和螺旋纏繞，這種纏繞機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單，用途廣泛，適宜于纏繞細(xì)長(zhǎng)的管和容器。
（4）軌道式纏繞機(jī) 軌道式纏繞機(jī)分立式和臥式兩種。紗團(tuán)、膠槽和繞絲嘴均裝在小車上，當(dāng)小車沿環(huán)形軌道繞芯模一周時(shí)，芯模自身轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)紗片寬度，芯模軸線和水平面的夾角為平面纏繞角α。從而形成平面纏繞型，調(diào)整芯模和小車的速度可以實(shí)現(xiàn)環(huán)向纏繞和螺旋纏繞。軌道式纏繞機(jī)適合于生產(chǎn)大型制品。
（5）行星式纏繞機(jī) 芯軸和水平面傾斜成α角（即纏繞角）。纏繞成型時(shí)，芯模作自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，繞絲嘴固定不動(dòng)。調(diào)整芯模自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)速度可以完成平面纏繞、環(huán)向纏繞和螺旋纏繞。芯模公轉(zhuǎn)是主運(yùn)動(dòng)，自轉(zhuǎn)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。這種纏繞機(jī)適合于生產(chǎn)小型制品。
（6）球形纏繞機(jī) 球形纏繞機(jī)有4個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，球形纏繞機(jī)的繞絲嘴轉(zhuǎn)動(dòng)，芯模旋轉(zhuǎn)和芯模偏擺，基本上和搖臂式纏繞機(jī)相同，第四個(gè)軸運(yùn)動(dòng)是利用繞絲嘴步進(jìn)實(shí)現(xiàn)紗片纏繞，減少極孔外纖維堆積，提高容器臂厚的均勻性。芯模和繞絲嘴轉(zhuǎn)動(dòng)，使纖維布滿球體表面。芯模軸偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可以改變纏繞極孔尺寸和調(diào)節(jié)纏繞角，滿足制品受力要求。
（7）電纜式縱環(huán)向纏繞機(jī) 縱環(huán)向電纜式纏繞機(jī)適用于生產(chǎn)無(wú)封頭的筒形容器和各種管道。裝有縱向紗團(tuán)的轉(zhuǎn)環(huán)與芯模同步旋轉(zhuǎn)，并可沿芯模軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成縱向紗鋪放，環(huán)向紗裝在轉(zhuǎn)環(huán)兩邊的小車上，當(dāng)芯模轉(zhuǎn)動(dòng)，小車沿芯模軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，完成環(huán)向紗纏繞。根據(jù)管道受力情況，可以任意調(diào)整縱環(huán)向紗數(shù)量比例。
（8）新型纏管機(jī) 新型纏管機(jī)與現(xiàn)行纏繞機(jī)的區(qū)別在于，它是靠管芯自轉(zhuǎn)，并同時(shí)能沿管長(zhǎng)方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成纏繞過(guò)程。這種新型纏繞機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是，繞絲嘴固定，為工人處理斷頭、毛絲以及看管帶來(lái)很大方便；多路進(jìn)紗可實(shí)現(xiàn)大容量進(jìn)絲纏繞，纏繞速度快，布絲均勻，有利于提高產(chǎn)品重量和產(chǎn)量。
更新時(shí)間：2010-04-14 
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