O proceso de enrolamento de filamentos é un dos procesos de fabricación de compostos de matriz de resina. Existen tres formas principais de enrolamento, de aro, de avión e de espiral. Os tres métodos teñen as súas propias características e o método de enrolamento en húmido é o máis empregado debido aos seus requirimentos de equipos relativamente sinxelos e ao seu baixo custo de fabricación.
O proceso de enrolamento dimensional é un dos principais procesos de fabricación de materiais compostos a base de resina. É unha especie de cinta continua de fibra ou tea impregnada de cola de resina baixo a condición de tensión controlada e forma de liña predeterminada, e logo enrolada de forma continua, uniforme e regular no molde do núcleo ou revestimento, e despois a certa temperatura Cúrase baixo o medio ambiente para converterse nun método de moldaxe de material composto para produtos de certa forma. Diagrama esquemático do proceso de moldeo por enrolamento de filamentos 1-1.
Existen tres formas principais de enrolamento (Figura 1-2): enrolamento en aro, enrolamento plano e enrolado en espiral. O material de reforzo enrolado en aro enrólase continuamente no molde do núcleo cun ángulo próximo a 90 graos (normalmente 85-89 graos) co eixo do mandril. A dirección interna enrólase continuamente no molde do núcleo e o material de reforzo en espiral tamén é tanxente aos dous extremos do molde do núcleo, pero está enrollado continuamente no molde do núcleo en estado espiral no molde do núcleo.
O desenvolvemento da tecnoloxía do enrolamento de filamentos está intimamente relacionado co desenvolvemento de materiais de reforzo, sistemas de resinas e invencións tecnolóxicas. Aínda que na dinastía Han houbo un proceso de impregnación de postes de madeira longos con seda lonxitudinal de bambú e seda de aro e impregnación de lacas para facer postes de armas longas como Ge, Halberd, etc., non foi ata a década de 1950 cando o enrolamento do filamento o proceso converteuse realmente nunha tecnoloxía de fabricación de material composto. . En 1945, a tecnoloxía de bobinado de filamentos utilizouse para fabricar con éxito unha suspensión de roda sen resortes. En 1947 inventouse a primeira máquina de bobinado de filamentos. Co desenvolvemento de fibras de alto rendemento como a fibra de carbono e a fibra de aramida e a aparición de máquinas de bobinado controladas por microordenadores, o proceso de bobinado de filamentos, como tecnoloxía de fabricación de material composto cun alto grao de produción mecanizada, desenvolveuse rapidamente. Aplicáronse todas as áreas posibles.
Segundo os diferentes estados químicos e físicos da matriz de resina durante o enrolamento, o proceso de enrolamento pódese dividir en tres tipos: seco, húmido e semiseco:
1. Método en seco
O enrolamento en seco utiliza cinta de fíos preimpregnados que se mergullou con antelación e está na fase B. A cinta prepregada fabrícase e fornécese nunha fábrica ou taller especial. En bobinado en seco, a cinta preimpregnada debe quentarse e suavizarse na máquina de bobinado antes de ser enrolada no molde do núcleo. Dado que o contido da cola, o tamaño da cinta e a calidade da cinta preimpregnada pódense detectar e cribar antes do enrolamento, a calidade do produto pódese controlar con maior precisión. A eficiencia de produción do devanado en seco é maior, a velocidade do devanado pode alcanzar os 100-200 m / min e o ambiente de traballo é máis limpo. Non obstante, o equipo de bobinado en seco é máis complicado e caro e a resistencia ao corte entre capas do produto da ferida tamén é baixa.
2. Mollado
O enrolamento húmido consiste en agrupar fibras, mergulladas en cola e enrolalas directamente sobre un molde de núcleo baixo control de tensión, para logo solidificar e moldear. O equipo para o enrolamento en húmido é relativamente sinxelo, pero debido a que a cinta se enrola inmediatamente despois de mergullarse, é difícil controlar e inspeccionar o contido de cola do produto durante o proceso de enrolamento. Ao mesmo tempo, cando o disolvente da cola se solidifica, é fácil formar defectos como burbullas e poros no produto. , A tensión non é fácil de controlar durante o devanado. Ao mesmo tempo, os traballadores operan nun ambiente onde os disolventes se evaporan e as fibras curtas voan e as condicións de traballo son pobres.
3. Semiseco
En comparación co proceso húmido, o proceso semiseco engade un conxunto de equipos de secado no camiño desde o mergullo da fibra ata o enrolamento ata o molde do núcleo, que basicamente expulsa o disolvente na cola da cinta de fíos. En comparación co método seco, o método semiseco non depende dun conxunto completo de complexos equipos de proceso prepreg. Aínda que o contido de cola do produto é tan difícil de controlar con precisión como o método mollado no proceso e hai un conxunto adicional de equipos de secado intermedio que o método mollado, a intensidade laboral dos traballadores é maior, pero os defectos como as burbullas e os poros do produto redúcense considerablemente.
Os tres métodos teñen as súas propias características e o método de enrolamento en húmido é o máis empregado debido aos seus requirimentos de equipos relativamente sinxelos e ao seu baixo custo de fabricación. As vantaxes e desvantaxes dos tres métodos de proceso de enrolamento compáranse na táboa 1-1.
Aplicación principal do proceso de conformación de enrolamento
1. Tanque de almacenamento de FRP
O almacenamento e transporte de líquidos químicos corrosivos, como álcalis, sales, ácidos, etc. O custo de cambiar a aceiro inoxidable é maior e o efecto non é tan bo como o dos materiais compostos. O depósito de plástico reforzado con fibra de vidro de petróleo subterráneo enrolado con fibra pode evitar fugas de petróleo e protexer a fonte de auga. Os tanques de almacenamento composto de parede de dobre parede e os tubos de FRP feitos polo proceso de enrolamento de filamentos foron moi utilizados nas gasolineiras
2. Tubos de FRP
Os produtos de tubos enrolados por filamentos son moi utilizados en gasodutos da refinaría de petróleo, gasodutos anticorrosivos petroquímicos, gasodutos e gasodutos debido á súa alta resistencia, boa integridade, excelente rendemento integral, fácil de acadar unha produción industrial eficiente e baixos custos operativos. E as partículas sólidas (como cinzas volantes e minerais) oleodutos de transporte, etc.
3. Produtos a presión de FRP
O proceso de bobinado de filamentos pódese usar para fabricar recipientes a presión de FRP (incluídos os recipientes esféricos) e produtos de tubos de presión de FRP que están baixo presión (presión interna, presión externa ou ambos).
Os recipientes a presión de FRP úsanse principalmente na industria militar, como as cunchas de motores de foguetes sólidos, as cunchas de motores de foguetes líquidos, os recipientes de presión de FRP, as cunchas de presión externa de auga profunda, etc. fugas ou danos baixo certa presión, como tubos de osmose inversa de desalinización de auga de mar e tubos de lanzamento de foguetes. As excelentes características dos materiais compostos avanzados permitiron a aplicación con éxito de bombas de foguetes e depósitos de combustible de diversas especificacións preparadas polo proceso de bobinado de filamentos, que se converteu na dirección principal do desenvolvemento do motor agora e no futuro. Inclúen as carcasas do motor de poucos centímetros de axuste de actitude e as carcasas do motor para foguetes de transporte de ata 3 metros de diámetro.
Método de reparación do tubo de bobinado FRP
1. Os principais motivos da superficie pegajosa dos produtos compostos son os seguintes:
a) Alta humidade no aire. Debido a que o vapor de auga ten o efecto de retrasar e inhibir a polimerización da resina de poliéster insaturada e resina epoxi, pode incluso provocar pegaduras permanentes na superficie e defectos como o curado incompleto do produto durante moito tempo. Polo tanto, é necesario asegurarse de que a produción de produtos compostos se realiza cando a humidade relativa é inferior ao 80%.
b) Demasiada cera de parafina na resina de poliéster insaturada ou a cera de parafina non cumpre os requisitos, o que resulta na inhibición do osíxeno no aire. Ademais de engadir unha cantidade axeitada de parafina, tamén se poden usar outros métodos (como engadir película de celofán ou poliéster) para illar a superficie do produto do aire.
c) A dosificación de curante e acelerador non cumpre os requisitos, polo que a dosificación debe controlarse estritamente segundo a fórmula especificada no documento técnico ao preparar a cola.
d) Para as resinas de poliéster insaturadas, volatilízase demasiado estireno, o que resulta nun monómero de estireno insuficiente na resina. Por un lado, a resina non se debe quentar antes da xelación. Por outra banda, a temperatura ambiente non debe ser demasiado alta (normalmente son apropiados 30 graos centígrados) e a cantidade de ventilación non debe ser demasiado grande.
2. Hai demasiadas burbullas no produto e as razóns son as seguintes:
a) As burbullas de aire non están completamente accionadas e cada capa de estiramento e enrolamento debe ser rodada repetidamente cun rolo. O rodillo debe converterse nun tipo de zigzag circular ou de ranura lonxitudinal.
b) A viscosidade da resina é demasiado grande e as burbullas de aire introducidas na resina non se poden expulsar cando se axita ou se cepilla. Debe engadir unha cantidade adecuada de diluente. O diluente da resina de poliéster insaturada é o estireno; o diluente da resina epoxi pode ser etanol, acetona, tolueno, xileno e outros diluentes reactivos non reactivos ou baseados en glicerol éter. O diluente da resina furana e resina fenólica é o etanol.
c) Selección inadecuada de materiais de reforzo, deberían reconsiderarse os tipos de materiais de reforzo empregados.
d) O proceso de operación é inadecuado. Segundo os diferentes tipos de resinas e materiais de reforzo, deberían seleccionarse métodos de proceso axeitados como mergullo, cepillado e ángulo de rodadura.
3. Os motivos da delaminación dos produtos son os seguintes:
a) O tecido de fibra non foi tratado previamente ou o tratamento non é suficiente.
b) A tensión do tecido é insuficiente durante o proceso de enrolamento ou hai demasiadas burbullas.
c) A cantidade de resina é insuficiente ou a viscosidade é demasiado alta e a fibra non está saturada.
d) A fórmula non é razoable, o que resulta nun rendemento de unión deficiente ou a velocidade de curado é demasiado rápida ou demasiado lenta.
e) Durante o post-curado, as condicións do proceso son inadecuadas (normalmente curado térmico prematuro ou temperatura demasiado alta).
Independentemente da delaminación causada por calquera motivo, a delaminación debe eliminarse completamente e a capa de resina fóra da área do defecto debe ser pulida cunha moidora angular ou unha máquina de pulir, o ancho non é inferior a 5 cm e despois volve colocarse segundo os requisitos do proceso. Piso.
Independentemente dos defectos anteriores, deberíanse tomar as medidas adecuadas para eliminalos completamente e cumprir os requisitos de calidade.
Razóns e solucións para a delaminación causada por tubos de FRP
Razóns para a delaminación dos tubos de area de FRP:
Motivos: ①A cinta é demasiado antiga; ②A cantidade de cinta é demasiado pequena ou desigual; ③A temperatura do rodillo quente é demasiado baixa, a resina non se funde ben e a cinta non se pode pegar ao núcleo; ④A tensión da cinta é pequena; ⑤A cantidade de desengraxante oleoso Mancha demasiado o tecido do núcleo.
Solución: contentO contido de cola do pano adhesivo e o contido de cola da resina soluble deben cumprir os requisitos de calidade; ②A temperatura do rodillo quente axústase a un punto máis alto, de xeito que cando o pano adhesivo pasa polo rodillo quente, o pano adhesivo é suave e pegañento e o núcleo do tubo pode adherirse firmemente. ③Axuste a tensión da cinta; ④Non empregue axente de liberación oleosa nin reduza a súa dosificación.
Espumando na parede interna do tubo de vidro
A razón é que o pano líder non está preto do dado.
Solución: preste atención á operación, asegúrese de pegar o pano líder ben e plano no núcleo.
A principal razón para a formación de espuma despois do curado de FRP ou a formación de espuma despois do curado do tubo é que o contido volátil da cinta é demasiado grande, a temperatura de laminación é baixa e a velocidade de laminación é rápida. . Cando o tubo se quenta e solidifica, os seus volátiles residuais inchan de calor, facendo que o tubo burbule.
Solución: controla o contido volátil da cinta, aumenta axeitadamente a temperatura de laminación e diminúe a velocidade de laminación.
O motivo da engurrada do tubo despois do curado é o alto contido de cola da cinta. Solución: reduce adecuadamente o contido de cola da cinta e reduce a temperatura de rodadura.
Tensión de resistencia de FRP sen cualificación
Causas: ①A tensión da cinta durante a laminación é insuficiente, a temperatura de laminación é baixa ou a velocidade de laminación é rápida, de xeito que a unión entre o pano e o pano non é boa e a cantidade residual de volátiles no tubo é grande; ②O tubo non se cura completamente.
Solución: ①Aumenta a tensión da cinta, aumenta a temperatura de laminación ou diminúe a velocidade de laminación; ②Axuste o proceso de curado para garantir que o tubo estea completamente curado.
Cuestións que hai que ter en conta:
1. Debido á baixa densidade e ao material lixeiro, é fácil instalar tubos de FRP en zonas con altos niveis subterráneos e débense considerar medidas anti-flotantes como pantaláns ou drenaxe de escorrentía de augas pluviais.
2. Na construción de aberturas nos tubos de aceiro de vidro instalados e na reparación de gretas do gasoduto, é necesario que sexan semellantes ás condicións secas completas na fábrica e a resina e o pano de fibra empregados durante a construción deben curarse durante 7 -8 horas e a reparación e reparación no lugar é xeralmente difícil cumprir este requisito.
3. Os equipos de detección de canalizacións subterráneas existentes detectan principalmente canalizacións metálicas. Os instrumentos de detección de tubaxes non metais son caros. Polo tanto, actualmente é imposible detectar tubos de FRP despois de ser enterrados no chan. Outras unidades de construción posteriores son moi fáciles de cavar e danar a canalización durante a construción.
4. A capacidade anti-ultravioleta do tubo de FRP é pobre. Na actualidade, os tubos de FRP montados en superficie atrasan o tempo de envellecemento creando unha capa rica en resina de 0,5 mm de espesor e un absorbedor ultravioleta (procesado na fábrica) na súa superficie. Co paso do tempo, a capa rica en resina e o absorbedor de UV destruiranse, afectando así a súa vida útil.
5. Maiores requirimentos para a profundidade de cuberta do solo. Xeralmente, o chan de superficie máis baixo do tubo de aceiro de vidro de calidade SN5000 baixo a calzada xeral non é inferior a 0,8 m; o chan de cuberta máis profundo non supera os 3,0 m; o chan máis superficial do tubo de aceiro de vidro de calidade SN2500 non é inferior a 0,8 m; O chan de cobertura máis profundo é de 0,7 m e 4,0 m respectivamente).
6. O chan de recheo non debe conter obxectos duros de máis de 50 mm, como ladrillos, pedras, etc., para non danar a parede exterior da tubaxe.
7. Non hai informes sobre o uso a gran escala de tubos de FRP por parte de grandes compañías de auga en todo o país. Dado que os tubos de FRP son novos tipos de tubos, aínda se descoñece a vida útil.
Causas, métodos de tratamento e medidas preventivas de fuga de tubos de aceiro de vidro de alta presión
1. Análise da causa da fuga
O tubo de FRP é un tipo de tubo de resina termoendurecible reforzado con fibra de vidro continuo. É demasiado fráxil e non pode soportar impactos externos. Durante o seu uso, vese afectado por factores internos e externos e, ás veces, prodúcese unha fuga (fuga, estoupido), que contamina seriamente o ambiente e afecta o tempo de inxección de auga. Taxa. Despois da investigación e análise in situ, a fuga débese principalmente ás seguintes razóns.
1.1, o impacto do rendemento do FRP
Dado que o FRP é un material composto, o material e o proceso vense seriamente afectados por condicións externas, principalmente debido aos seguintes factores que inflúen:
(1) O tipo de resina sintética e o grao de curado afectan a calidade da resina, o diluente e o axente de curado da resina e a fórmula do composto plástico reforzado con fibra de vidro.
(2) A estrutura dos compoñentes de FRP e a influencia dos materiais de fibra de vidro e a complexidade dos compoñentes de FRP afectan directamente á calidade da tecnoloxía de procesamento. Diferentes materiais e diferentes requirimentos de medios tamén farán que a tecnoloxía de procesamento se complique.
(3) O impacto ambiental é principalmente o impacto ambiental do medio de produción, a temperatura atmosférica e a humidade.
(4) A influencia do plan de procesamento, se o plan de tecnoloxía de procesamento é razoable ou non, afecta directamente á calidade da construción.
Debido a factores como materiais, operacións do persoal, influencias ambientais e métodos de inspección, o rendemento do FRP diminuíu e haberá un pequeno número de fallos locais na parede do tubo, grietas escuras nos parafusos internos e externos, etc. , que son difíciles de atopar durante a inspección e só durante o uso. Revelarase que é un problema de calidade do produto.
1.2, danos externos
Existen regulacións estritas para o transporte de longa distancia e carga e descarga de tubos de aceiro de vidro. Se non empregas eslingas suaves e transporte de longa distancia, non empregas táboas de madeira. O gasoduto do camión de transporte supera os 1,5 M sobre o carro. Durante o recheo da construción, a distancia do tubo é de 0,20 mm. Pedras, ladrillos ou recheo directo causarán danos externos no tubo de aceiro de vidro. Durante a construción, non se descubriu a tempo que se produciu a sobrecarga de presión e se produciu a fuga.
1.3, problemas de deseño
A inxección de auga a alta presión ten alta presión e grandes vibracións. Tubos de FRP: tubos escalonados, que de súpeto cambian nas direccións axiais e laterais para xerar empuxe, o que fai que o fío se disxunte e rebente. Ademais, debido aos diferentes materiais de vibración nas partes de conexión das xuntas de conversión de aceiro, estacións de medición, cabezas de pozo, caudalímetros e tubos de aceiro de vidro, os tubos de aceiro de vidro están a filtrarse.
1.4. Problemas de calidade da construción
A construción de tubos de FRP afecta directamente á vida útil. A calidade da construción maniféstase principalmente porque a profundidade enterrada non está á altura do deseño, a carcasa protectora non se leva en estradas, canles de drenaxe, etc. non se engaden á carcasa segundo as especificacións. O motivo da fuga de tubos de FRP.
1.5 Factores externos
A tubaxe de inxección de auga de FRP pasa por unha ampla área, a maioría das cales están preto de terras de cultivo ou cunetas de drenaxe. O cartel foi roubado durante unha longa vida útil. As cidades e vilas rurais utilizan a mecanización para levar a cabo infraestruturas de conservación de auga cada ano, provocando danos e fugas na canalización.
Tempo de publicación: 12 de agosto de 2121