缠绕成型工艺课件

课件7 缠绕成型工艺缠绕成型工艺第七章 缠绕成型工艺7 缠绕成型工艺缠绕成型工艺7.1 概述概述7.2 芯模芯模7.3 缠绕规律缠绕规律7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计 1 课件7.1.1 纤维缠绕工艺的分类纤维缠绕工艺的分类第七章 缠绕成型工艺7.1 概述概述7.1.1 纤维缠绕工艺的分类纤维缠绕工艺的分类缠绕工艺：缠绕工艺：将将浸浸过过树树脂脂胶胶液液的的连连续续纤纤维维或或布布带带，按按照照一一定定规规律律缠缠绕绕到到芯芯模模上上，然然后后固固化化脱脱模成为复合材料制品的工艺过程。模成为复合材料制品的工艺过程。决定产品形状的模具决定产品形状的模具 2 课件7.1.1 纤维缠绕工艺的分类纤维缠绕工艺的分类第七章 缠绕成型工艺绕线筒绕线筒张力控制器张力控制器预浸槽预浸槽小车小车吐丝嘴吐丝嘴芯模芯模基本纤维缠绕机基本纤维缠绕机 3 课件第七章 缠绕成型工艺缠绕工艺流程图缠绕工艺流程图7.1.1 纤维缠绕工艺的分类纤维缠绕工艺的分类浸胶浸胶胶纱纱锭胶纱纱锭张力控制张力控制固化固化打模喷漆打模喷漆脱模脱模芯模制造芯模制造胶液配制胶液配制纱团纱团集束集束烘干烘干络纱络纱加热粘流加热粘流纵、环向缠绕纵、环向缠绕张力控制张力控制纵、环向缠绕纵、环向缠绕成品成品湿湿法法缠缠绕绕成成型型工工艺艺干干法法缠缠绕绕成成型型工工艺艺 4 课件7.1.1 纤维缠绕工艺的分类纤维缠绕工艺的分类第七章 缠绕成型工艺7.1.1.1 干法缠绕干法缠绕干法缠绕特点：干法缠绕特点：将预浸纱带将预浸纱带(或预浸布或预浸布)，在缠绕，在缠绕机上经加热软化至粘流状态并缠绕到机上经加热软化至粘流状态并缠绕到芯模上的成型工艺过程。芯模上的成型工艺过程。制品质量稳定制品质量稳定(预浸纱由专用预预浸纱由专用预浸设备制造，能较严格地控制纱带的浸设备制造，能较严格地控制纱带的含胶量和尺寸含胶量和尺寸)；缠绕速度快；缠绕速度快(100200m/min);缠绕设备清洁，劳动卫缠绕设备清洁，劳动卫生条件好；预浸设备投资大。生条件好；预浸设备投资大。5 课件第七章 缠绕成型工艺7.1.1.2 湿法缠绕湿法缠绕 将无捻粗纱将无捻粗纱(或布带或布带)经浸胶后直接缠绕到芯经浸胶后直接缠绕到芯模上的成型工艺过程。模上的成型工艺过程。特点：特点：不需要预浸渍设备，设备投资少；对材不需要预浸渍设备，设备投资少；对材料要求不严，便于选材；纱片质量不易控制料要求不严，便于选材；纱片质量不易控制和检验；张力不易控制；胶液中存在大量溶和检验；张力不易控制；胶液中存在大量溶剂，固化时易产生气泡；浸胶辊、张力辊等剂，固化时易产生气泡；浸胶辊、张力辊等要经常维护刷洗。要经常维护刷洗。7.1.1 纤维缠绕工艺的分类纤维缠绕工艺的分类 6 课件第七章 缠绕成型工艺7.1.1.3 半干法缠绕半干法缠绕 将无捻粗纱将无捻粗纱(或布带或布带)浸胶后，随即预烘干，浸胶后，随即预烘干，然后缠绕到芯模上的成型工艺方法。然后缠绕到芯模上的成型工艺方法。7.1.1 纤维缠绕工艺的分类纤维缠绕工艺的分类特点：特点：与湿法相比，增加了烘干工序，除与湿法相比，增加了烘干工序，除去了溶剂。与干法相比，无需整套的预去了溶剂。与干法相比，无需整套的预浸设备，缩短了烘干时间，使缠绕过程浸设备，缩短了烘干时间，使缠绕过程可在室温下进行。提高了制品质量。可在室温下进行。提高了制品质量。7 课件第七章 缠绕成型工艺7.1.2 纤维缠绕制品的优点纤维缠绕制品的优点 7.1.2 纤维缠绕制品的优点纤维缠绕制品的优点原因：原因：(i)材料表面缺陷是影响其强度的重要因素。表面积越大，材料表面缺陷是影响其强度的重要因素。表面积越大，缺陷率越高。缠绕纤维直径很细，降低了微裂纹存在几率；缺陷率越高。缠绕纤维直径很细，降低了微裂纹存在几率；所用纤维主要是无捻粗纱由于没有经过纺织工序，强度损所用纤维主要是无捻粗纱由于没有经过纺织工序，强度损失大大减少。失大大减少。(ii)避免了布纹经纬交织点与短切纤维末端的应力集中避免了布纹经纬交织点与短切纤维末端的应力集中(iii)可以控制纤维的方向和数量，使产品实现等强度结构可以控制纤维的方向和数量，使产品实现等强度结构()增强材料纤维含量高达增强材料纤维含量高达80%8 课件第七章 缠绕成型工艺所用增强材料大多是无捻粗纱等所用增强材料大多是无捻粗纱等连续纤维，减少了纺织和其它加连续纤维，减少了纺织和其它加工费用，材料成本低。工费用，材料成本低。制品质量高而稳定，可实现机制品质量高而稳定，可实现机械化、自动化操作，生产效率械化、自动化操作，生产效率高，便于大批量生产。高，便于大批量生产。7.1.2 纤维缠绕制品的优点纤维缠绕制品的优点 9 课件第七章 缠绕成型工艺7.1.3 原材料原材料主要有纤维增强材料与树脂基体两大类主要有纤维增强材料与树脂基体两大类选择原则选择原则7.1.3 原材料原材料缠绕制品的使缠绕制品的使用性能要求用性能要求工艺性要求工艺性要求经济性要求经济性要求产品的各项设计性能指标产品的各项设计性能指标 10 课件第七章 缠绕成型工艺（1）增强材料）增强材料 主主要要是是中中碱碱、无无碱碱粗粗纱纱。另另外外有有玻玻璃璃布布带带、碳碳纤纤维维、芳纶纤维等。应根据不同产品对性能的要求进行选用。芳纶纤维等。应根据不同产品对性能的要求进行选用。7.1.3 原材料原材料(1)航航空空和和航航天天制制品品多多选选用用性性能能优优异异价价格格昂昂贵贵的的碳碳纤纤维和芳纶纤维，民用产品多选用连续玻璃纤维；维和芳纶纤维，民用产品多选用连续玻璃纤维；(2)满足制品的性能要求；满足制品的性能要求；(3)纤维都必须进行表面处理；纤维都必须进行表面处理；(4)与树脂浸渍性好，浸透速度快；与树脂浸渍性好，浸透速度快；(5)各股纤维张力均匀；各股纤维张力均匀；(6)成带性好，不起毛，不断头。成带性好，不起毛，不断头。选用要求：选用要求：改善与树脂基体的改善与树脂基体的浸润性和粘附性浸润性和粘附性 11 课件第七章 缠绕成型工艺（2）树脂体系树脂及各种助剂、填料等树脂及各种助剂、填料等常用：常用：不不饱饱和和聚聚酯酯树树脂脂，环环氧氧树树脂脂(双双酚酚A型型)、酚醛环氧树脂酚醛环氧树脂(环氧改性酚醛树脂环氧改性酚醛树脂)。7.1.3 原材料原材料不饱和聚酯：不饱和聚酯：含有非芳族的不饱和键含有非芳族的不饱和键,由不饱和二元羧酸或由不饱和二元羧酸或酸酐、饱和二元羧酸或酸酐与多元醇缩聚而成的具有酯键和酸酐、饱和二元羧酸或酸酐与多元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的相对分子质量不高的线型高分子化合物不饱和双键的相对分子质量不高的线型高分子化合物。不饱和聚酯树脂：不饱和聚酯树脂：在聚酯化缩聚反应结束后，趁热加入一定在聚酯化缩聚反应结束后，趁热加入一定量的乙烯基单体，配成粘稠的液体，这样的聚合物溶液称之量的乙烯基单体，配成粘稠的液体，这样的聚合物溶液称之为不饱和聚酯树脂。为不饱和聚酯树脂。12 课件第七章 缠绕成型工艺环氧树脂环氧树脂(双酚双酚A型型)7.1.3 原材料原材料分子结构以分子链中含有活泼的环氧基团为特征分子结构以分子链中含有活泼的环氧基团为特征碱碱 13 课件第七章 缠绕成型工艺7.1.3 原材料原材料酚醛环氧树脂酚醛环氧树脂(环氧改性酚醛树脂环氧改性酚醛树脂)。酚类化合物与醛类化合物缩聚而得的树脂，一酚类化合物与醛类化合物缩聚而得的树脂，一般常指由苯酚和甲醛经缩聚反应而得的合成树脂，般常指由苯酚和甲醛经缩聚反应而得的合成树脂，它是最早合成的一类热固性树脂。它是最早合成的一类热固性树脂。苯酚苯酚 甲醛甲醛 14 课件第七章 缠绕成型工艺7.1.3 原材料原材料热塑性酚醛树脂热塑性酚醛树脂 以酸类为催化剂，酚和醛的比例大于以酸类为催化剂，酚和醛的比例大于1，在合成过程中不会形成三向网络结构，在进一步的固化过在合成过程中不会形成三向网络结构，在进一步的固化过程中必须加入固化剂。可溶、可熔，分子内不含羟甲基。程中必须加入固化剂。可溶、可熔，分子内不含羟甲基。或或 15 课件第七章 缠绕成型工艺7.1.3 原材料原材料热固性酚醛塑料热固性酚醛塑料 甲醛过量，以酸或碱为催化剂，或甲醛虽甲醛过量，以酸或碱为催化剂，或甲醛虽不过量，但以碱为催化剂，含有可进一步反应的羟甲基活不过量，但以碱为催化剂，含有可进一步反应的羟甲基活性基团，如果合成不加以控制，会使体型缩聚反应一直进性基团，如果合成不加以控制，会使体型缩聚反应一直进行至形成不熔、不溶的具有三向网络结构的固化树脂。行至形成不熔、不溶的具有三向网络结构的固化树脂。16 课件第七章 缠绕成型工艺7.1.3 原材料原材料 17 课件第七章 缠绕成型工艺7.1.3 原材料原材料热塑性酚醛树脂与热固性酚醛树脂能相互转化热塑性酚醛树脂与热固性酚醛树脂能相互转化 18 课件第七章 缠绕成型工艺选选用用要要求求：考考虑虑制制品品的的性性能能要要求求，如如强强度度、耐耐热热、耐老化性等，耐老化性等，工工艺艺性性好好，对对玻玻璃璃纤纤维维有有良良好好的的粘粘结结和和浸润性，粘度低，固化温度不高；浸润性，粘度低，固化温度不高；断裂延伸率与纤维匹配；断裂延伸率与纤维匹配；固化收缩率低并毒性小固化收缩率低并毒性小;来源广泛，价格低。来源广泛，价格低。7.1.3 原材料原材料 19 课件第七章 缠绕成型工艺7.1.4 缠绕制品的应用缠绕制品的应用军工方面：军工方面：航航空空、航航天天、导导弹弹（发发动动机机壳壳体体、高压容器、导弹发射筒等）。高压容器、导弹发射筒等）。7.1.4 缠绕制品的应用缠绕制品的应用发动机壳体发动机壳体大型运载火箭的燃料箱大型运载火箭的燃料箱 20 课件第七章 缠绕成型工艺7.1.4 缠绕制品的应用缠绕制品的应用 缠绕复合材料压力容器在航空、航天、造船等领缠绕复合材料压力容器在航空、航天、造船等领域获得广泛应用。碳纤维和芳纶纤维缠绕的薄壁金属域获得广泛应用。碳纤维和芳纶纤维缠绕的薄壁金属内衬高压容器结构效率高、性价比高，是航天飞机和内衬高压容器结构效率高、性价比高，是航天飞机和人造地球卫星的首选。充装介质有氮气、氧气、氢气人造地球卫星的首选。充装介质有氮气、氧气、氢气和氦气，形状多为环形、球形和扁椭球形。和氦气，形状多为环形、球形和扁椭球形。球形球形椭球形椭球形 21 课件第七章 缠绕成型工艺民用方面：民用方面：化化工工、石石油油、环环保保、建建筑筑等等领领域域的管道、贮罐、压力容器等。的管道、贮罐、压力容器等。7.1.4 缠绕制品的应用缠绕制品的应用复合材料弯管制品复合材料弯管制品 美国纤维缠绕管道总长占整个运输工具的美国纤维缠绕管道总长占整个运输工具的三分之一，所负担供应的能量三分之一，所负担供应的能量(包括石油、天然包括石油、天然气、煤、电气、煤、电)占全国需用量的一半以上。我国工占全国需用量的一半以上。我国工业生产中也已大量采用纤维缠绕管道。业生产中也已大量采用纤维缠绕管道。22 课件第七章 缠绕成型工艺7.1.4 缠绕制品的应用缠绕制品的应用立式贮罐立式贮罐 23 课件第七章 缠绕成型工艺7.1.4 缠绕制品的应用缠绕制品的应用小型压力容器在个人生命保障系统获得成功应用：小型压力容器在个人生命保障系统获得成功应用：消防员、登山队员的供氧器，特点：重量轻、便消防员、登山队员的供氧器，特点：重量轻、便于携带、高疲劳寿命和高可靠性的综合特性。于携带、高疲劳寿命和高可靠性的综合特性。压力容器压力容器车用压缩天然气气瓶车用压缩天然气气瓶供养瓶供养瓶 24 课件第七章 缠绕成型工艺7.1.4 缠绕制品的应用缠绕制品的应用电气工程中应用电气工程中应用纤维缠绕技术制造输配电电纤维缠绕技术制造输配电电线杆、天线杆及工程车臂杆线杆、天线杆及工程车臂杆纤维缠绕车用飞轮转子纤维缠绕车用飞轮转子纤维缠绕天线杆纤维缠绕天线杆 25 课件第七章 缠绕成型工艺7.1.5 缠绕工艺的现状及发展缠绕工艺的现状及发展发发展展方方向向：高高性性能能材材料料和和功功能能材材料料，主主要要用用于于高高科科技技领领域域；军军工工使使用用转转向向民民用用；提提高高自自动动控控制制水水平，提高生产效率；降低生产成本。平，提高生产效率；降低生产成本。作业：作业：1、干法缠绕、湿法缠绕的特点分别是什么？、干法缠绕、湿法缠绕的特点分别是什么？2、缠绕制品比强度高的原因是什么？、缠绕制品比强度高的原因是什么？7.1.5 缠绕工艺的现状及发展缠绕工艺的现状及发展 26 课件第七章 缠绕成型工艺7.2 芯模芯模7.2.1 芯模材料芯模材料外形同制品内腔形状尺寸一致外形同制品内腔形状尺寸一致(1)足够的强度和刚度。制造过程中要求芯模能够保证足够的强度和刚度。制造过程中要求芯模能够保证制品的结构尺寸及承受张力、固化热应力的载荷等。制品的结构尺寸及承受张力、固化热应力的载荷等。(2)必须满足制品的精度要求。必须满足制品的精度要求。(3)制作工艺简单、周期短，材料来源广，价格低。制作工艺简单、周期短，材料来源广，价格低。(4)制品完成后，要求芯模能顺利清除干净，而不影响制品完成后，要求芯模能顺利清除干净，而不影响制品质量。制品质量。27 课件第七章 缠绕成型工艺7.2.1 芯模材料芯模材料 7.2.1.1 常用材料常用材料7.2.1 芯模材料芯模材料 主主要要是是钢钢材材、木木材材、塑塑料料、铝铝、石石膏膏、水水泥泥、低熔点金属、低熔点盐类等低熔点金属、低熔点盐类等 国外较多用，制造芯模时将国外较多用，制造芯模时将其熔化浇铸成壳体，脱模时加入其熔化浇铸成壳体，脱模时加入热水搅拌溶解或用蒸汽熔化。热水搅拌溶解或用蒸汽熔化。28 课件第七章 缠绕成型工艺7.2.1 芯模材料芯模材料7.2.1.2 芯模材料对制品的影响芯模材料对制品的影响 膨胀系数影响产品尺寸精度；膨胀系数影响产品尺寸精度；弹性模量影响产品力学性能及尺寸精度；弹性模量影响产品力学性能及尺寸精度；导热系数影响产品固化度；导热系数影响产品固化度；芯模中水份影响产品固化，甚至引起分层开裂。芯模中水份影响产品固化，甚至引起分层开裂。29 课件第七章 缠绕成型工艺7.2.1 芯模材料芯模材料石膏芯模同金属材料相比优缺点：石膏芯模同金属材料相比优缺点：优点：优点：缺点：缺点：强度低，导热系数差。强度低，导热系数差。特别是在高温下强度降特别是在高温下强度降低并放出水分。低并放出水分。价价格格低低廉廉；成成型型工工艺艺简简单单，容容易易成成型型各各种种复复杂杂形形状状；特特别别是是不不宜宜进进行行机机械械加加工工的大型制品更为适宜；脱模容易。的大型制品更为适宜；脱模容易。30 课件第七章 缠绕成型工艺7.2.1.3 选择芯模材料应注意的问题选择芯模材料应注意的问题7.2.1 芯模材料芯模材料(1)选定芯模材料应根据制品的生产批量、尺选定芯模材料应根据制品的生产批量、尺寸形状及性能要求来确定；寸形状及性能要求来确定；(2)(2)芯模材料不为树脂腐蚀，不能影响树脂芯模材料不为树脂腐蚀，不能影响树脂系统固化；系统固化；(3)(3)多孔性材料有吸湿性，使用前必须烘干；多孔性材料有吸湿性，使用前必须烘干；(4)(4)为保证缠绕制品尺寸均匀，芯模材料的为保证缠绕制品尺寸均匀，芯模材料的成分亦应均匀。成分亦应均匀。31 课件第七章 缠绕成型工艺7.2.2 芯模的结构形式芯模的结构形式7.2.2.1 实心或空心整体式芯模实心或空心整体式芯模采用易敲碎的材料采用易敲碎的材料;可溶或易熔盐类；可溶或易熔盐类；低熔点金属；低熔点金属；由可溶或易熔粘结剂粘起来的集合体。由可溶或易熔粘结剂粘起来的集合体。7.2.2 芯模的结构形式芯模的结构形式将其熔化用铸造法将其熔化用铸造法浇铸成壳体，脱模浇铸成壳体，脱模时加入热水溶解。时加入热水溶解。加热熔化铸造成加热熔化铸造成空心壳体，脱模空心壳体，脱模时采用蒸汽熔化时采用蒸汽熔化 32 课件第七章 缠绕成型工艺7.2.2.2 组合式芯模组合式芯模分瓣式分瓣式7.2.2 芯模的结构形式芯模的结构形式采用弓形铝合金片采用弓形铝合金片构成回转体，外表构成回转体，外表面涂刮一层石膏层面涂刮一层石膏层采用石膏隔板支撑采用石膏隔板支撑金属细管，捆扎后金属细管，捆扎后外表刮石膏，封头外表刮石膏，封头亦用石膏制作亦用石膏制作用金属管捆扎用金属管捆扎成芯模，外表成芯模，外表层刮石膏层刮石膏全部采用金属全部采用金属构件装配，外构件装配，外表层刮石膏表层刮石膏隔板式隔板式捆扎式捆扎式框架装配式框架装配式 33 课件第七章 缠绕成型工艺7.2.2.3 石膏隔板组合式芯模石膏隔板组合式芯模 石膏隔板组合式芯模石膏隔板组合式芯模7.2.2 芯模的结构形式芯模的结构形式由芯轴、预制石膏板、铝由芯轴、预制石膏板、铝管及石膏面层等部分构成管及石膏面层等部分构成优点：优点：高温固化，石膏脱高温固化，石膏脱水对制品质量有影水对制品质量有影响，不适于加压固响，不适于加压固化；一个芯模使用化；一个芯模使用一次，仅适用于单一次，仅适用于单件和小批量生产件和小批量生产成型工艺简单、成型工艺简单、成本低，适用成本低，适用于大型芯模，于大型芯模，尺寸精度高尺寸精度高缺点：缺点：34 课件第七章 缠绕成型工艺7.2.2.4 管道芯模管道芯模整体式芯模整体式芯模 开缩式芯模开缩式芯模 整体式芯模整体式芯模 用于直径小于用于直径小于800mm的管子生产的管子生产开缩式芯模开缩式芯模 用于直径大于用于直径大于800mm的管子生产的管子生产整体式芯模的要求：整体式芯模的要求：1、具有经抛光的高精度表面、具有经抛光的高精度表面2、具有锥度，不小于、具有锥度，不小于1/1000(便于脱模便于脱模)7.2.2 芯模的结构形式芯模的结构形式芯模有中心轴，沿轴一定距离有一组可伸缩辐条式芯模有中心轴，沿轴一定距离有一组可伸缩辐条式机构支撑轮状环。用于支撑芯模外壳。脱模时，通机构支撑轮状环。用于支撑芯模外壳。脱模时，通过液压的机械装置，使芯模收缩并从固化的制品中过液压的机械装置，使芯模收缩并从固化的制品中脱下来、然后再将芯模恢复到原始位置。脱下来、然后再将芯模恢复到原始位置。35 课件第七章 缠绕成型工艺7.2.3 芯模设计芯模设计7.2.2 芯模的结构形式芯模的结构形式(1)能够承受缠绕过程的工作荷载、能够承受缠绕过程的工作荷载、自重及加工时的机械荷载；自重及加工时的机械荷载；(2)具有具有定刚度，在使用期间保持定刚度，在使用期间保持合乎要求的尺寸；合乎要求的尺寸；(3)能经受固化温度的作用；能经受固化温度的作用；(4)易于脱模。易于脱模。36 课件第七章 缠绕成型工艺7.2.2 芯模的结构形式芯模的结构形式(1)芯模材料及结构型式的选定；芯模材料及结构型式的选定；(2)脱模方法及程序的制定脱模方法及程序的制定(大型组装大型组装式芯模式芯模)；(3)总体结构与芯模零部件设计，包括总体结构与芯模零部件设计，包括刚度、强度设计计算；刚度、强度设计计算；(4)芯模制造的技术经济指标分析。芯模制造的技术经济指标分析。7.2.3.3 芯模强度、刚度计算芯模强度、刚度计算 37 课件第七章 缠绕成型工艺7.3 缠绕规律缠绕规律学习内容学习内容 7.3.1 概述概述 7.3.2 螺旋缠绕线型螺旋缠绕线型7.3.3 转速比转速比 38 课件第七章 缠绕成型工艺7.3.1 概述概述 1.缠绕规律的内容缠绕规律的内容 7.3 缠绕规律缠绕规律2.缠绕线型分类缠绕线型分类描描述述纱纱片片均均匀匀、稳稳定定、连连续续、排排布布在在芯芯模模表表面面，以以及及芯芯模模与与导导丝丝头头间间运运动关系的规律。动关系的规律。39 课件第七章 缠绕成型工艺7.3 缠绕规律缠绕规律(1)(1)纤维既不重叠又纤维既不重叠又纤维既不重叠又纤维既不重叠又不离缝，均匀连续不离缝，均匀连续不离缝，均匀连续不离缝，均匀连续布满芯模表面。布满芯模表面。布满芯模表面。布满芯模表面。(2)(2)纤维在芯模表纤维在芯模表纤维在芯模表纤维在芯模表面位置稳定，不面位置稳定，不面位置稳定，不面位置稳定，不打滑。打滑。打滑。打滑。40 课件第七章 缠绕成型工艺2.缠绕线型分类缠绕线型分类环向缠绕环向缠绕 纵向缠绕纵向缠绕 螺旋缠绕螺旋缠绕 7.3 缠绕规律缠绕规律 芯芯模模绕绕自自轴轴匀匀速速转转动动，导导丝丝头头在在筒筒身身区区间间作作平平行行于于轴轴线线方方向向运运动动。芯芯模模自自转转一一周周，导导丝丝头头近近似似移移动动一一个个纱纱片片宽宽度度的的缠缠绕绕。(只能缠绕直筒段只能缠绕直筒段)环向缠绕环向缠绕缠绕角通常缠绕角通常为为85-90封头封头 纱带纱带筒身筒身b b 41 课件第七章 缠绕成型工艺纱片螺距：纱片螺距：纱片螺距：纱片螺距：WDctg 纱片宽：纱片宽：纱片宽：纱片宽：bWsin =Dctgsin Dcos环向缠绕参数关系图7.3 缠绕规律缠绕规律DDb bW WDW W 42 课件第七章 缠绕成型工艺(2)螺旋缠绕螺旋缠绕 芯模绕自轴匀速转动，导丝头依特芯模绕自轴匀速转动，导丝头依特定速度沿芯模轴线方向往复运动。定速度沿芯模轴线方向往复运动。可可以以缠缠绕绕圆圆筒筒段段，也也可缠绕端头可缠绕端头(封头封头)。纤维缠绕轨迹：纤维缠绕轨迹：由由圆圆筒筒上上的的螺螺旋旋线线和和封封头头上上与与极极孔孔相相切切的的空间曲线组成。空间曲线组成。螺旋缠绕螺旋缠绕7.3 缠绕规律缠绕规律 43 课件第七章 缠绕成型工艺(2)螺旋缠绕螺旋缠绕 定义：定义：芯模绕自轴匀速转动，导丝头依特定速度芯模绕自轴匀速转动，导丝头依特定速度沿芯模轴线方向往复运动的缠绕方式。沿芯模轴线方向往复运动的缠绕方式。此此缠缠绕绕方方式式不不仅仅可可以以缠缠绕绕圆圆筒筒段段，也也可可缠缠绕端头绕端头(封头封头)。纤维缠绕轨迹：纤维缠绕轨迹：由由圆圆筒筒上上的的螺螺旋旋线线和和封封头头上上与与极极孔孔相相切切的的空空间间曲线组成。曲线组成。螺旋缠绕螺旋缠绕7.3 缠绕规律缠绕规律 44 课件第七章 缠绕成型工艺（3）纵向缠绕）纵向缠绕 （又称平面缠绕）（又称平面缠绕）导导丝丝头头在在固固定定平平面面内内做做匀匀速速圆圆周周运运动动，芯芯模模绕绕自自轴轴慢慢速速旋旋转转，导导丝丝头头转转一一周周，芯芯模模转转动动微微小小角角度度，反反映映在在芯芯模模表表面面上上近近似似一一个纱片宽度。个纱片宽度。平面缠绕7.3 缠绕规律律纱片与芯模轴线间成纱片与芯模轴线间成0 25交角，纤交角，纤维轨迹是一条单圆平面封闭曲线。维轨迹是一条单圆平面封闭曲线。45 课件第七章 缠绕成型工艺平面缠绕、缠绕角的正切值：平面缠绕、缠绕角的正切值：平面缠绕参数关系图7.3 缠绕规律缠绕规律纱片与芯纱片与芯模的交角模的交角r1、r2两封头极孔半径；两封头极孔半径；lc筒身段长度；筒身段长度；le1、le2两封头高度。两封头高度。lcle1e1le2e22r12r2baDsDlcb 46 课件第七章 缠绕成型工艺平面缠绕的速比：平面缠绕的速比：单位时间内，芯模旋转周数与导丝头绕芯模旋转的圈数比单位时间内，芯模旋转周数与导丝头绕芯模旋转的圈数比或绕丝头转一圈时导丝头绕芯模旋转的圈数。或绕丝头转一圈时导丝头绕芯模旋转的圈数。7.3 缠绕规律缠绕规律纱片宽度纱片宽度缠绕角缠绕角 47 课件第七章 缠绕成型工艺证明证明：因因为为芯芯模模转转一一周周时时，恰恰好好纱纱片片在在芯芯模模上上布布满满一一层。设此时导丝头转了层。设此时导丝头转了n圈，由速比定义有：圈，由速比定义有：在芯模筒段，纱片的有效宽度在芯模筒段，纱片的有效宽度 7.3 缠绕规律缠绕规律bblcle1e1le2e22r12r2ba 48 课件第七章 缠绕成型工艺 缠满整个筒体的必要条件：缠满整个筒体的必要条件：=则：则：bb7.3 缠绕规律缠绕规律作业：作业：1、什么是螺旋缠绕？、什么是螺旋缠绕？2、写出平面缠绕速比的表达式并加以证明。、写出平面缠绕速比的表达式并加以证明。49 课件第七章 缠绕成型工艺7.3.2 螺旋缠绕线型螺旋缠绕线型7.3.2.1 纤维在芯模表面均匀布满的条件纤维在芯模表面均匀布满的条件（1）一个完整循环的概念）一个完整循环的概念 螺螺旋旋缠缠绕绕时时，由由导导丝丝头头引引入入的的纤纤维维自自芯芯模模上上某某点点开开始始(空空间间点点)，导导丝丝头头经经过过若若干干次次往往返返运运动动后后，又又缠缠回回到到原原来来的的起起始始点点上上(空空间间点点)。这这样样在在芯芯模模上上所所完完成成的的一一次次(不不重重复复)布布线线称称为为“标标准准线线”。完成一个标准线缠绕称为一个完整循环。完成一个标准线缠绕称为一个完整循环。“标准线标准线”是反映缠绕规律的基本线型。是反映缠绕规律的基本线型。7.3.2 螺旋缠绕线型螺旋缠绕线型连续纤维缠绕连续纤维缠绕在芯模表面上在芯模表面上的排布型式的排布型式 50 课件第七章 缠绕成型工艺7.3.2 螺旋缠绕线型螺旋缠绕线型机器缠绕芯模数个机器缠绕芯模数个来回后的纤维分布来回后的纤维分布弯管芯模，灰色为圆弯管芯模，灰色为圆环面，绿色为柱面环面，绿色为柱面 51 课件第七章 缠绕成型工艺7.3.2 螺旋缠绕线型螺旋缠绕线型复合材料弯管成品复合材料弯管成品导丝头缠绕芯模一导丝头缠绕芯模一层后的纤维分布层后的纤维分布 52 课件第七章 缠绕成型工艺（2）一个完整循环的切点数及分布规律）一个完整循环的切点数及分布规律a、切点位置、切点位置“时序相邻时序相邻”和和“位置相邻位置相邻”的概念的概念 在在极极孔孔圆圆周周上上按按时时间间顺顺序序相相继继出出现现的的两两个个切切点点称称为时序相邻的两切点。为时序相邻的两切点。时序相邻的切点的位置只能有两种情况：时序相邻的切点的位置只能有两种情况：1)两两切切点点紧紧密密排排布布，中中间间不不能能再再加加入入其其他他切切点点，称为两切点称为两切点“位置相邻位置相邻”。2)两两切切点点之之间间还还可可以以加加入入其其他他切切点点，称称两两切切点点位位置不相邻。置不相邻。7.3.2 螺旋缠绕线型螺旋缠绕线型 53 课件第七章 缠绕成型工艺b、单切点与多切点的概念、单切点与多切点的概念 多切点缠绕多切点缠绕7.3.2 螺旋缠绕线型螺旋缠绕线型单切点缠绕单切点缠绕完成一个完整循环缠完成一个完整循环缠绕，极孔圆周上只有绕，极孔圆周上只有一个切点的情况。一个切点的情况。完成一个完整循环完成一个完整循环缠绕，极孔圆周上缠绕，极孔圆周上有多个切点的情况有多个切点的情况 54 课件第七章 缠绕成型工艺完成一个完整的循环缠绕有两种情况：完成一个完整的循环缠绕有两种情况：1)时时序序相相邻邻的的两两切切点点位位置置也也相相邻邻。即即在在出出现现与与初初始始切切点点位位置置相相邻邻的的切切点点以以前前，极极孔孔上上只只有一个切点，这种缠绕线形称单切点线型。有一个切点，这种缠绕线形称单切点线型。2)在在出出现现与与起起始始切切点点位位置置相相邻邻的的切切点点以以前前，极极孔孔上上已已经经出出现现了了两两个个或或两两个个以以上上切切点点，即即时时序序相相邻邻切切点点位置不相邻，这种缠绕线形称为多切点线型。位置不相邻，这种缠绕线形称为多切点线型。7.3.2 螺旋缠绕线型螺旋缠绕线型 55 课件第七章 缠绕成型工艺 在极孔上的切点线型排布在极孔上的切点线型排布单切点与双切点排布图7.3.2 螺旋缠绕线型螺旋缠绕线型1233124 单切点线型单切点线型 双切点线型双切点线型纤维从切点纤维从切点1绕到绕到与它时序相邻的切与它时序相邻的切点点2时，芯模转过时，芯模转过中心角为中心角为360o/2 56 课件第七章 缠绕成型工艺多切点的排布图7.3.2 螺旋缠绕线型螺旋缠绕线型n=3 n=4 n=51231231234123412345142531352415432 57 课件第七章 缠绕成型工艺c、一个完整循环的、一个完整循环的n个切点必将等分极孔圆周个切点必将等分极孔圆周 由由于于芯芯模模匀匀速速转转动动，丝丝嘴嘴每每往往返返一一次次的的时时间间又又相相同同。因此，一个完整循环的因此，一个完整循环的n点切点必将等分极孔圆周。点切点必将等分极孔圆周。3）纤维在芯模表面均匀布满的条件）纤维在芯模表面均匀布满的条件 a、一个完整循环的诸切点均布在极孔圆周上。、一个完整循环的诸切点均布在极孔圆周上。b、位位置置相相邻邻的的两两切切点点所所对对应应的的纱纱片片在在筒筒身身段错开的距离等于一个纱片宽度。段错开的距离等于一个纱片宽度。7.3.2 螺旋缠绕线型螺旋缠绕线型 58 课件第七章 缠绕成型工艺7.3.2.2 纤维缠绕芯模转角纤维缠绕芯模转角(即缠绕中心角即缠绕中心角)与线型的关系与线型的关系 设设完完成成一一个个n切切点点的的完完整整循循环环缠缠绕绕，芯芯模模转转角角为为，导丝头每往返一次芯模转角为，导丝头每往返一次芯模转角为n，则：，则：n/n n的推导：的推导：单切点：单切点：1=(1+N)360 （N=0，1，2，）其中其中是使位置相邻的两切点对应是使位置相邻的两切点对应的纱片在筒身段错开一个纱片的距离。的纱片在筒身段错开一个纱片的距离。7.3.2 螺旋缠绕线型螺旋缠绕线型123当从切点当从切点1绕到切点绕到切点2或从切点或从切点2绕到切绕到切点点3时，芯模转过中心角将是时，芯模转过中心角将是360土土，或者再加上，或者再加上360 的整数倍。的整数倍。59 课件第七章 缠绕成型工艺两切点：两切点：一个完整循环导丝头一个完整循环导丝头往返往返2次才错过一个次才错过一个，导丝，导丝头往返一次时应错开头往返一次时应错开/2。7.3.2 螺旋缠绕线型螺旋缠绕线型31242=(1+N)360/2 =(1/2+N)360/2 60 课件第七章 缠绕成型工艺三切点：三切点：n个切点：个切点：7.3.2 螺旋缠绕线型螺旋缠绕线型n=31231233=(1+N)360/3 =(1/3+N)360/3n=(1+N)360/n =(1/n+N)360/n 61 课件第七章 缠绕成型工艺则对于则对于n有：有：n（K/n+N）360/nK值需要使值需要使K/n为最简真分数。为最简真分数。但但是是，n3时时各各切切点点的的排排序序与与时时间间顺顺序序不不一一定定一一致致，例例如如3有有2个值：个值：3-1=（1/3+N）360/3 3-2=（2/3+N）360/35有有4个值：个值：5-1=（1/5+N）360/5 5-2=（2/5+N）360/5 5-3=（3/5+N）360/5 5-4=（4/5+N）360/57.3.2 螺旋缠绕线型螺旋缠绕线型 62 课件第七章 缠绕成型工艺 在在一一个个完完整整循循环环中中，切切点点数数不不同同，纤纤维维缠缠绕绕的的线线型型不不同同，导导丝丝头头往往返返一一次次芯芯模模转转角角不不同同；如如果果在在一一个个完完整整的的循循环环中中，切切点点数数相相同同而而切切点点排排布布顺顺序序不不同同，则则线型也不相同，导丝头往返一次的芯模转角也不同。线型也不相同，导丝头往返一次的芯模转角也不同。7.3.2 螺旋缠绕线型螺旋缠绕线型1n=3 n=4 n=5123123123412341234514253352415432导丝头往返一次导丝头往返一次的转数可作为缠的转数可作为缠绕线型的绕线型的“代号代号”。63 课件第七章 缠绕成型工艺“线型线型”以导丝头往返一次芯模旋转的转数来表示以导丝头往返一次芯模旋转的转数来表示:S0 n/360M=K+nNS0-表示线型；表示线型；M一个完整循环芯模转数；一个完整循环芯模转数；n切点数，也是一个完整循环导丝头往返次数。切点数，也是一个完整循环导丝头往返次数。7.3.2 螺旋缠绕线型螺旋缠绕线型不考虑芯模不考虑芯模转角微调量转角微调量n(K/n+N)360/nS0 K/n+NM/n连续纤维缠绕连续纤维缠绕在芯模表面上在芯模表面上的排布型式的排布型式 64 课件第七章 缠绕成型工艺7.3.3 螺旋缠绕的转速比螺旋缠绕的转速比 单位时间内，芯模转数与导丝头往返次数之比，完单位时间内，芯模转数与导丝头往返次数之比，完成一个完整循环，芯模转数与导丝头往返次数之比。成一个完整循环，芯模转数与导丝头往返次数之比。7.3.3 转速比转速比一个完整循环的芯模转数一个完整循环的芯模转数一个完整循环中导丝头往返数一个完整循环中导丝头往返数不同的线型严格对应不同的线型严格对应着不同的转速比着不同的转速比定定义义线线型型在在数数值值上等于转速比上等于转速比 65 课件第七章 缠绕成型工艺 考考虑虑到到速速比比微微调调部部分分(即即纱纱片片宽宽度度对对应应角角度度)的的影影响响，实际转速比实际转速比：7.3.3 转速比转速比n=(K/n+N)360/n 66 课件第七章 缠绕成型工艺7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计缠绕工艺设计包含内容：缠绕工艺设计包含内容：(1)根根据据产产品品使使用用和和设设计计要要求求、技技术术质质量量指指标标，进进行行结结构造型、缠绕线型和芯模设计；构造型、缠绕线型和芯模设计；(2)选择原材料；选择原材料；(3)根根据据产产品品强强度度要要求求、原原材材料料性性能能及及缠缠绕绕线线型型进进行行缠缠绕层数计算；绕层数计算；(4)根根据据选选定定的的原原材材料料和和工工艺艺方方法法，确确定定工工艺艺流流程程及及工工艺参数；艺参数；(5)根根据据缠缠绕绕线线型型选选定定缠缠绕绕设设备备，或或为为缠缠绕绕设设备备设设计计提提供参数。供参数。7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计 67 课件第七章 缠绕成型工艺7.4.2 缠绕类型的选择缠绕类型的选择缠绕类型选择考虑因素缠绕类型选择考虑因素制制品品的的结结构构形形状和几何尺寸状和几何尺寸7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计强度要求强度要求载荷特性载荷特性缠绕设备缠绕设备 68 课件第七章 缠绕成型工艺(1)制品的结构形状和几何尺寸制品的结构形状和几何尺寸7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计 平平面面缠缠绕绕适适合合于于球球形形、扁扁椭椭球球形形、长长径径比比小小于于4的的筒形制品。也适用于两封头不等极孔容器的缠绕。筒形制品。也适用于两封头不等极孔容器的缠绕。长形管状制品一般采用螺旋缠绕。长形管状制品一般采用螺旋缠绕。为为防防止止纤纤维维打打滑滑，平平面面缠缠绕绕通通常常采采用用预预浸浸纱纱缠缠绕绕，同时，极孔直径一般不超过筒体直径的同时，极孔直径一般不超过筒体直径的30%。69 课件第七章 缠绕成型工艺7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计纤维在筒身上交叉程度相当纤维在筒身上交叉程度相当大，从强度观点看是不利的。大，从强度观点看是不利的。螺旋缠绕螺旋缠绕 因为交叉点处的纤维在承载状态下有被拉因为交叉点处的纤维在承载状态下有被拉直的趋势，纤维交叉程度大就容易产生分层和直的趋势，纤维交叉程度大就容易产生分层和损坏；其次，由于纤维交叉孔隙率偏高，而孔损坏；其次，由于纤维交叉孔隙率偏高，而孔隙率是使制品剪切强度降低的主要原因。隙率是使制品剪切强度降低的主要原因。纤维在筒体是不交叉的，而以完整的缠绕纤维在筒体是不交叉的，而以完整的缠绕层依次逐层重叠，排列较好。因此，平面缠绕层依次逐层重叠，排列较好。因此，平面缠绕可望获得高强度，并因而减轻制品质量。可望获得高强度，并因而减轻制品质量。平面缠绕平面缠绕(2)强度要求强度要求 70 课件第七章 缠绕成型工艺7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计封头 纱带筒身b b平面缠绕环向缠绕螺旋缠绕螺旋缠绕 71 课件第七章 缠绕成型工艺(3)载荷特性载荷特性7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计 当制品受到内压以外的荷载，设计灵活当制品受到内压以外的荷载，设计灵活性较大。只要改变各方向玻璃纤维的数量就性较大。只要改变各方向玻璃纤维的数量就能独立和方便地调变纵向和环向强度。能独立和方便地调变纵向和环向强度。平面和环向组合缠绕平面和环向组合缠绕螺旋缠绕螺旋缠绕 在设计和工艺上对于内压以外在设计和工艺上对于内压以外荷载的适应性较差。荷载的适应性较差。(4)缠绕设备缠绕设备 72 课件第七章 缠绕成型工艺7.4.3 螺旋缠绕线型参数选择螺旋缠绕线型参数选择7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计纱片与芯模轴线的交角纱片与芯模轴线的交角 73 课件第七章 缠绕成型工艺湿法缠绕，实际缠绕角应控制在与湿法缠绕，实际缠绕角应控制在与测地线缠绕角测地线缠绕角()偏离偏离810以内。以内。7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计选定线型的缠绕角应等选定线型的缠绕角应等于或接近测地线缠绕角于或接近测地线缠绕角 不滑线的稳定要求不滑线的稳定要求封头的等强度要求封头的等强度要求 曲面上两点之间的短程线，曲面上两点之间的短程线，是在一个曲面上，每一点处是在一个曲面上，每一点处测地曲率均为零的曲线。测地曲率均为零的曲线。74 课件第七章 缠绕成型工艺7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计选少切点线型。切点选少切点线型。切点数越多，纤维交叉次数越多，纤维交叉次数越多，使极孔附近数越多，使极孔附近区域的纤维堆积架空区域的纤维堆积架空现象严重，导致应力现象严重，导致应力集中，影响纤维强度集中，影响纤维强度的发挥。的发挥。极孔包络圆应逐渐扩大，使极孔包络圆应逐渐扩大，使纤维在极孔周围排布均匀，纤维在极孔周围排布均匀，减轻纤维在极孔附近的堆积。减轻纤维在极孔附近的堆积。减弱应力集中程度，减弱应力集中程度，不致使封头外形曲线不致使封头外形曲线发生过大变化，有利发生过大变化，有利纤维强度的发挥。纤维强度的发挥。75 课件第七章 缠绕成型工艺7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计螺旋缠绕与环向缠螺旋缠绕与环向缠绕应交替进行绕应交替进行对于小车环链式缠绕机，缠对于小车环链式缠绕机，缠绕角不宜选大小。否则，将绕角不宜选大小。否则，将使链条长度增大，设备笨重。使链条长度增大，设备笨重。同时超越长度也增大，使缠同时超越长度也增大，使缠绕张力难以控制。绕张力难以控制。76 课件第七章 缠绕成型工艺7.4.4 缠绕工艺参数缠绕工艺参数缠绕工艺过程：缠绕工艺过程：芯模或内衬制造、胶液配制、芯模或内衬制造、胶液配制、纤维烘干和热处理、浸胶、胶纱烘纤维烘干和热处理、浸胶、胶纱烘干、缠绕、固化、检测等。干、缠绕、固化、检测等。石蜡浸润剂型纤维，石蜡浸润剂型纤维，350，57h（除去纤维表面蜡类物质）。（除去纤维表面蜡类物质）。7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计纤维热处理：纤维热处理：增强型浸润剂无捻纱，增强型浸润剂无捻纱，6080，24h；77 课件第七章 缠绕成型工艺7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计热处理条件与残油量的关系热处理条件与残油量的关系热处理条件与强力的关系热处理条件与强力的关系 78 课件第七章 缠绕成型工艺浸胶与胶液含量浸胶与胶液含量7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计影响制品质量和厚度影响制品质量和厚度；影响制品的强度影响制品的强度：含胶量过高，制品复合强度降低，含胶含胶量过高，制品复合强度降低，含胶量过低，制品孔隙率增加，制品气密性、量过低，制品孔隙率增加，制品气密性、耐老化性及剪切强度下降。胶液含量过耐老化性及剪切强度下降。胶液含量过大的变化会引起不均匀的应力分布，并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。在某些区域引起破坏。79 课件第七章 缠绕成型工艺7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计沉浸式浸胶沉浸式浸胶表面带胶式浸胶表面带胶式浸胶浸胶方式：浸胶方式：通过挤胶辊压力通过挤胶辊压力来控制含胶量来控制含胶量通过控制刮刀与胶通过控制刮刀与胶辊距离，以改变胶辊距离，以改变胶辊表面胶层厚度，辊表面胶层厚度，从而控制含胶量。从而控制含胶量。胶槽胶槽纤维纤维挤胶辊挤胶辊胶槽胶槽纤维纤维刮刀刮刀胶辊胶辊浸胶槽应装备恒温水浴，浸胶槽应装备恒温水浴，以控制胶液温度以控制胶液温度(粘度粘度)。胶含量控制：胶含量控制：20左右左右胶液粘度：胶液粘度：0.351.0 Pa.S 80 课件第七章 缠绕成型工艺缠绕张力的影响：缠绕张力的影响：7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计纤维缠绕过程中纤维缠绕过程中所受的张紧力所受的张紧力 81 课件第七章 缠绕成型工艺 张力过小，制品强度张力过小，制品强度偏低，容器充压时变形大，偏低，容器充压时变形大，疲劳性能差；张力过大纤疲劳性能差；张力过大纤维磨损大，使纤维强度损维磨损大，使纤维强度损失，制品强度下降。张力失，制品强度下降。张力大小应适中、均匀。大小应适中、均匀。7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计采用低捻度、张力均匀的采用低捻度、张力均匀的纤维，并应尽量保持纱片纤维，并应尽量保持纱片内各束纤维是平行的内各束纤维是平行的剪切强度与张力的关系剪切强度与张力的关系 82 课件第七章 缠绕成型工艺7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计 缠绕在曲面上的纤维，其缠绕张缠绕在曲面上的纤维，其缠绕张力产生的垂直于芯模表面的法向力。力产生的垂直于芯模表面的法向力。接触成接触成型压力型压力T0缠绕张力，N/cm；r芯模半径，cm；缠绕角使制品致密使制品致密4 8 12 1680 70 60 50N (0.1MPa)H0 (%)体积密度与成型压力关系 83 课件第七章 缠绕成型工艺7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计 湿法缠绕中，由于缠绕张力的径向分量湿法缠绕中，由于缠绕张力的径向分量法法向压力的作用，胶液将由内层被挤向外层，出现向压力的作用，胶液将由内层被挤向外层，出现胶液含量沿壁厚不均匀胶液含量沿壁厚不均匀内低外高现象。采用分内低外高现象。采用分层固化或预浸材料可减轻或避免这种现象。层固化或预浸材料可减轻或避免这种现象。单纱张力(g)含胶量(%)055101520253033.8830.3826.2024.05缠绕张力对含胶量影响缠绕张力对含胶量影响随着缠绕张力增随着缠绕张力增大，含胶量降低。大，含胶量降低。84 课件第七章 缠绕成型工艺胶纱烘干：胶纱烘干：烘干温度不宜过高或过低。温度过烘干温度不宜过高或过低。温度过高，溶剂来不及除去，树脂就已凝胶，高，溶剂来不及除去，树脂就已凝胶，达不到烘干目的。达不到烘干目的。7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计除去树脂胶液中的溶剂挥发分，使在缠除去树脂胶液中的溶剂挥发分，使在缠绕固化过程中不起泡；使树脂初步凝胶，绕固化过程中不起泡；使树脂初步凝胶，提高制品强度。提高制品强度。85 课件第七章 缠绕成型工艺缠绕速度：缠绕速度：7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计芯模速度芯模速度车车纱纱芯芯小车速度小车速度纱线速度纱线速度芯模旋转芯模旋转切线速度切线速度导丝头导丝头(小小车车)往返直往返直线运动速度线运动速度纤维纱线相对于纤维纱线相对于导丝头缠到芯模导丝头缠到芯模上去的速度上去的速度 86 课件第七章 缠绕成型工艺纱线速度应小于纱线速度应小于0.9 m/s7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计缠绕速度：缠绕速度：芯模转速很高，会出现胶液芯模转速很高，会出现胶液在离心力作用下，从缠绕结在离心力作用下，从缠绕结构向外迁移和溅洒的可能。构向外迁移和溅洒的可能。受纤维浸胶过程的限制受纤维浸胶过程的限制湿法缠绕湿法缠绕干法缠绕干法缠绕保证预浸纤维的树脂通过加热装置保证预浸纤维的树脂通过加热装置后能达到必要的粘流状态；后能达到必要的粘流状态；避免空气杂质被吸入缠绕结构。避免空气杂质被吸入缠绕结构。87 课件第七章 缠绕成型工艺固化制度：固化制度：考考虑虑树树脂脂聚聚合合反反应应的的时时间间和和传传热热时时间间，固固化化制制度度主主要要由由树树脂脂系系统统性性能能和和制制品品要要求求的的物化性能决定。物化性能决定。7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计常温固化、加热固化常温固化、加热固化加热的温度范围加热的温度范围升温速率升温速率恒温温度恒温温度保温时间保温时间降温冷却降温冷却提高制品强度提高制品强度缩短固化时间缩短固化时间 88 课件第七章 缠绕成型工艺7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计(1)化学反应激烈，低分子物质易急剧逸出形成大量化学反应激烈，低分子物质易急剧逸出形成大量气泡。特别在低沸点组分沸点以下时，为了赶出气气泡。特别在低沸点组分沸点以下时，为了赶出气泡，升温应慢些。过了沸点后，升温可适当快些。泡，升温应慢些。过了沸点后，升温可适当快些。(2)纤维缠绕玻璃钢制品的导热系数仅为金属的纤维缠绕玻璃钢制品的导热系数仅为金属的1/150，升温速度快，结构各部分温差很大。特别是为使，升温速度快，结构各部分温差很大。特别是为使制品内部达到反应温度而又不使外表层温度过高甚制品内部达到反应温度而又不使外表层温度过高甚至固化，升温速度应严格控制。至固化，升温速度应严格控制。升温阶段要平稳，升温速度不应太快。升温阶段要平稳，升温速度不应太快。89 课件第七章 缠绕成型工艺7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计恒温恒温温度温度保温保温时间时间(1)树脂聚合反应所需时间；树脂聚合反应所需时间；(2)传热时间，即通过不稳定传热时间，即通过不稳定导热使制品内部达到最高固导热使制品内部达到最高固化温度所需的时间。化温度所需的时间。使树脂固化完全，并使使树脂固化完全，并使制品各部分固化收缩制品各部分固化收缩均匀平衡，避免由内应均匀平衡，避免由内应力引起的变形和开裂。力引起的变形和开裂。取决于树取决于树脂系统脂系统 90 课件第七章 缠绕成型工艺7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计要缓慢，不能骤冷要缓慢，不能骤冷 纤维缠绕制品结构中，顺纤维方纤维缠绕制品结构中，顺纤维方向与垂直纤维方向的线膨胀系数相差向与垂直纤维方向的线膨胀系数相差近近4倍，若冷却较快，各方向各部位收倍，若冷却较快，各方向各部位收缩不一致，特别是垂直纤维方向的树缩不一致，特别是垂直纤维方向的树脂基体将承受拉应力。垂直纤维方向脂基体将承受拉应力。垂直纤维方向的拉伸强度低，可能发生开裂破坏。的拉伸强度低，可能发生开裂破坏。91 课件第七章 缠绕成型工艺7.4 缠绕工艺设计缠绕工艺设计由树脂系统性能和制由树脂系统性能和制品要求的物化性能决品要求的物化性能决定。定。15以上以上保证胶纱在绕制过程中保证胶纱在绕制过程中的浸渍效果、避免某些的浸渍效果、避免某些固化剂的低温析出。固化剂的低温析出。92