玻璃鋼生產(chǎn)工藝與裝備基礎(chǔ)知識(shí)
組織復(fù)合材料制品生產(chǎn)時(shí)，成型方法的選擇必須同時(shí)滿足材料性能、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益等的基本要求。
纖維增強(qiáng)材料的材料特性，導(dǎo)致其常用的基本成型工藝有如下幾種：手糊成型工藝、拉擠成型工藝、纏繞成型工藝、模壓成型工藝。（一）手糊成型工藝
1．手糊成型法原理
手糊成型工藝又稱接觸成型，是樹脂基復(fù)合材料生產(chǎn)中最早使用和應(yīng)用最普遍的一種成型方法。手糊成型工藝是以加有固化劑的樹脂混合液為基體，以玻璃纖維及其織物為增強(qiáng)材料，在涂有脫模劑的模具上以手工鋪放結(jié)合，使二者粘接在一起，制造玻璃鋼制品的一種工藝方法?；w樹脂通常采用不飽和聚酯樹脂或環(huán)氧樹脂，增強(qiáng)材料通常采用無堿或中堿玻璃纖維及其織物。在手糊成型工藝中，機(jī)械設(shè)備使用較少，它適于多品種、小批量制品的生產(chǎn)，而且不受制品種類和形狀的限制。
2.成型工藝流程圖
手糊成型工藝的流程是：先在清理好或經(jīng)過表面處理的模具成型面上涂抹脫模劑，待充分干燥好后，將加有固化劑（引發(fā)劑）、促進(jìn)劑、顏料糊等助劑并攪拌均勻的膠衣或樹脂混和料，涂刷在模具成型面上，隨后在其上鋪放裁剪好的玻璃布（氈）等增強(qiáng)材料，并注意浸透樹脂、排除氣泡。重復(fù)上述鋪層操作，直到達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，然后進(jìn)行固化脫模
3.成型設(shè)備
手糊成型工藝所用的設(shè)備較少，制作模型的設(shè)備有木工車床、木工刨床、木工圓鋸；脫模一般會(huì)用到空氣壓縮機(jī)、吊裝設(shè)備等。（二）模壓成型法
1．模壓成型法原理
熱固性模壓成型是將一定量的模壓料加入預(yù)熱的模具內(nèi)，經(jīng)加熱加壓固化成型塑料制品的方法。其基本過程是：將一定量經(jīng)一定預(yù)處理的模壓料放入預(yù)熱的模具內(nèi)，施加較高的壓力使模壓料填充模腔。在一定的壓力和溫度下使模壓料逐漸固化，然后將制品從模具內(nèi)取出，再進(jìn)行必要的輔助加工即得產(chǎn)品。
2.成型工藝流程圖
模壓成型工藝主要分為壓制前的準(zhǔn)備和壓制兩個(gè)階段，其工藝流程見圖
3.成型設(shè)備
(1)浸膠機(jī)
制備膠布的主要設(shè)備是浸膠機(jī)，由送布架、熱處理爐、浸膠槽、烘干箱和牽引輥等幾部分組成。根據(jù)熱處理爐和烘干箱放置的位置，可以分為臥式浸膠機(jī)和立式浸膠機(jī)兩種。
(2)預(yù)浸料機(jī)組
這一方法所用設(shè)備有切割機(jī)、捏合機(jī)和撕松機(jī)。常用的切割機(jī)類型有沖床式、砂輪片式、三輥式和單旋轉(zhuǎn)刀輥式。捏合機(jī)的作用是將樹脂系統(tǒng)與纖維系統(tǒng)充分混合均勻。混合槳一般都采用Z槳式結(jié)構(gòu)。在捏合過程中主要控制捏合時(shí)間和樹脂系統(tǒng)的粘度這兩個(gè)主要參數(shù)，有時(shí)在混料室結(jié)構(gòu)中裝有加冷熱水的夾套，以實(shí)現(xiàn)混合溫度的控制?；旌蠒r(shí)間愈長(zhǎng)，纖維強(qiáng)度損失愈大，在有些樹脂系統(tǒng)中，過長(zhǎng)的捏合時(shí)間還會(huì)導(dǎo)致明顯的熱效應(yīng)產(chǎn)生?；旌蠒r(shí)間過短，樹脂與纖維混合不均勻。樹脂粘度控制不當(dāng)，也影響樹脂對(duì)纖維的均勻浸潤(rùn)及滲透速度，而且也會(huì)對(duì)纖維強(qiáng)度帶來一定的影響。
撕松機(jī)的主要作用是將捏合后的團(tuán)狀物料進(jìn)行蓬松。撕松機(jī)主要由進(jìn)料輥和一對(duì)撕松輥組成，通過撕松輥的反向運(yùn)動(dòng)將送入的料團(tuán)撕松。
(3)片狀模塑料機(jī)組
一個(gè)完整的SMC機(jī)組，大體由機(jī)架、輸送系統(tǒng)、PE薄膜供給裝置、刮刀、玻璃纖維切割器、浸漬和壓實(shí)裝置、收卷裝置等7個(gè)主要部分和玻璃纖維紗架、樹脂糊的制備及喂入系統(tǒng)、靜電消除器等3個(gè)必備輔助系統(tǒng)組成。
(4)壓機(jī)
壓機(jī)是模壓成型的主要設(shè)備。壓機(jī)的作用是提供成型時(shí)所需要的壓力以及開模脫出制品時(shí)所需的脫模力，現(xiàn)大多采用液壓機(jī)。
（三）纏繞成型法
1．纏繞成型法原理
纖維纏繞工藝是樹脂基復(fù)合材料的主要制造工藝之一。是一種在控制張力和預(yù)定線型的條件下，應(yīng)用專門的纏繞設(shè)備將連續(xù)纖維或布帶浸漬樹脂膠液后連續(xù)、均勻且有規(guī)律地纏繞在芯?；騼?nèi)襯上，然后在一定溫度環(huán)境下使之固化，成為一定形狀制品的復(fù)合材料成型方法。2.成型工藝流程圖
纖維纏繞成型工藝示意圖如圖所示：
3.成型設(shè)備
纖維纏繞機(jī)是纖維纏繞技術(shù)的主要設(shè)備，纖維纏繞制品的設(shè)計(jì)和性能要通過纏繞機(jī)來實(shí)現(xiàn)。按控制形式纏繞機(jī)可分為機(jī)械式纏繞機(jī)、數(shù)字控制纏繞機(jī)、微機(jī)控制纏繞機(jī)及計(jì)算機(jī)數(shù)控纏繞機(jī)，這實(shí)際上也是纏繞機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段。目前最常用的主要是機(jī)械式和計(jì)算機(jī)數(shù)控纏繞機(jī)。纖維纏繞機(jī)是纖維纏繞工藝的主要設(shè)備，通常由機(jī)身、傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等幾部分組成。輔助設(shè)備包括浸膠裝置、張力測(cè)控系統(tǒng)、紗架、芯模加熱器、預(yù)浸紗加熱器及固化設(shè)備等。
（四）拉擠成型工藝
1．拉擠成型原理
拉擠成型工藝是通過牽引裝置的連續(xù)牽引，使紗架上的無捻玻璃纖維粗紗、氈材等增強(qiáng)材料經(jīng)膠液浸漬，通過具有固定截面形狀的加熱模具后，在模具中固化成型，并實(shí)現(xiàn)連續(xù)出模的一種自動(dòng)化生產(chǎn)工藝。
對(duì)于固定截面尺寸的玻璃鋼制品而言，拉擠工藝具有明顯的優(yōu)越性。首先，由于拉擠工藝是一種自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)工藝，與其它玻璃鋼生產(chǎn)工藝相比，拉擠工藝的生產(chǎn)效率最高；其次，拉擠制品的原材料利用率也是最高的，一般可在95％以上。另外，拉擠制品的成本較低、性能優(yōu)良、質(zhì)量穩(wěn)定、外表美觀。由于拉擠工藝具有這些優(yōu)點(diǎn)，其制品可取代金屬、塑料、木材、陶瓷等制品，廣泛地應(yīng)用于化工、石油、建筑、電力、交通、市政工程等領(lǐng)域。
2.成型工藝流程圖
增強(qiáng)材料（玻璃纖維無捻粗紗、玻璃纖維連續(xù)氈及玻璃纖維表面氈等）在拉擠設(shè)備牽引力的作用下，在浸膠槽充分浸漬膠液后，由一系列預(yù)成型模板合理導(dǎo)向，得到初步的定型，最后進(jìn)入被加熱了的金屬模具，模具高溫的作用下反應(yīng)固化，從而可以得到連續(xù)的、表面光潔、尺寸穩(wěn)定、強(qiáng)度極高的玻璃鋼型材。
3．成型設(shè)備
實(shí)現(xiàn)拉擠工藝的設(shè)備主要是拉擠機(jī)，拉擠機(jī)大體可分為臥式和立式兩類。一般情況下，臥式拉擠機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，操作方便，對(duì)生產(chǎn)車間結(jié)構(gòu)沒有特殊的要求。而且臥式拉擠機(jī)可以采用各種固化成型方法（如熱模法、高頻加熱固化等），因此它在拉擠工業(yè)中應(yīng)用較多。立式拉擠機(jī)的各工序沿垂直方向布置，主要用于制造空心型材，這是由于在生產(chǎn)空心型材時(shí)芯模只能一端支承，另一端為自由無支承端，因此立式拉擠機(jī)不會(huì)因?yàn)樾灸冶巯麓苟斐衫瓟D制品壁厚不均勻；這種拉擠機(jī)由于局限性較大，生產(chǎn)的產(chǎn)品單一，己經(jīng)不再使用。無論是臥式還是立式拉擠機(jī)，它們都主要由送紗裝置、浸漬裝置、成型模具與固化裝置、牽引裝置、切割裝置等五部分組成，它們對(duì)應(yīng)的工藝過程分別是排紗、浸漬、入模與固化、牽引、切割。