展-囝1为现今的拉挤成型工艺流程示意图。
拉挤成型工艺及应用黄克均张建伟.济南250031)内容提要概述拉挤成型工艺及其应用前景,通过对拉挤成«工艺与其它复合材料加工工艺的 比较,阐述了拉挤戋型工艺的特点和这种新的复合材料加工工艺在航空、躭天、交通、电气、化工和建 筑等领域的发展潜力。
关键词拉挤成5复合杈枰树脂材料工艺应明1前言拉挤成型工艺是复合材料的主要成型工艺方法 之一。
用拉挤成型工艺可以全自动地生产不变截面 的棒、板,如c 型槽(板)、丨型梁、圆柱棒、j 型棒等。
最初的拉挤制品是钓鱼竿和电机檜楔等。
自70年代 以来,拉挤成型工艺不断完善,拉挤成型制品应用范 围已遍及航天,航空、交通、建筑、化工和电气等各个 领域,甚至用来制造桥梁结构架、汽车和轮船传动轴 等主承力结90年代初拉挤制品的世界年产量 为复合材料总年产量的3%〜5%,达9万〜15万t, 其中美国占一半左右。
拉挤制品的年增长率达到 10%〜15%,是复合材料制品中增长最快的- 种[卜2拉挤工艺过程21拉挤工艺拉挤成型工艺是指将浸溃了树脂的连续纤维粗 纱经加热模拉出形成预定截面型材的过程。
在拉挤 成型工艺的发展中,有三种同时发展起来的工艺:(1) 隧道炉拉挤工艺该工艺是把玻纤粗纱或 类似的增强材料牵引穿过树脂浴后,经过整形套管 除去包藏的空气和多余的树脂达到预定的直径,然 后牵引穿过隧道炉并悬空连续固化得到最终产品。
(2>间歜成型拉挤工艺该工艺是把增强纤维 牵引穿过树脂浸溃槽并进入对分式阴模,在脖止状 态下由模外加热固化。
通常模具的进入端要冷却以 防树脂固化.当一段增强纤维上的浸溃树脂完全固 化后,打开模具再把下一段牵引到模中。
(3)高频或微波加热拉挤工艺该工艺与上述 两种方法类似,但采用高銕或微波加热,这种方法树 脂固化速度快,在模内即可固化。
由于70年代初连续纤维毡的问世解决了拉挤 型材的横向强度问题,使拉挤成型工艺获得高速发1一纱团架>2纤维控制系统,3树脂浸溃槽;4 加热的模具,5牵引机,6切割锯 图1拉挤成型工艺流程图 通常拉挤过程包括纤维粗纱自纱团架经纤维控 制系统向前牵引,在浸溃槽中用适宜的浸溃树脂浸 润并整理,将合在一起的浸溃过树脂的纤维束穿过 成型模.使已成型的浸溃了树脂的预浸件穿过拉挤模等过程22材料拉挤成型工艺中使用的材料包括树脂、增强材料、无机填料和内脱模剂等[14〕。
拉挤成型工艺使用的树脂与其它复合材料成型工艺使用的树脂不同。
国外已推出的可用于拉挤工艺的树脂如表1所示。
拉挤成型工艺使用的增强材料有玻璃纤维.石墨纤维、芳纶纤维、硼纾维和混杂纤维等。
国外使用的增强材料见表2。
在拉挤工艺中适当加入填料可提高树腊基体的酎热性,降低树腊收缩率,改善拉挤制品表面性能和降低成本。
还可賦予拉挤制品阻燃、耐化学腐蚀或电绝缘等功能。
对拉挤工艺使用的无机填料的要求是填料的化学成分稳定、杂质含量少、吸水率低于0. 5 %、平均收I996-U-15粒径5〜10 Mm。
填料加入量一般为15%〜40%,拉挤工艺中常用的填料见表3。
拉挤工艺常W的脱模方法有下列4种:(1>在模具内成型料的表面放置脱模板;(2)在横具内壁涂脱模剂;(3)使用聚四氟乙烯等非粘材料制作模具;(4)在成型料中预先加入脱模性好的内脱模糾。
实践证明方法(1)、(2)、(3)不能达到满意的脱模效果。
国外现已推出的拉挤成型工艺用脱模剂见表4。
2. 3 模具拉挤成型工艺使用的模具是用工具钢制成的。
为了将浸溃了树脂的增强纤维牵引通过加热的模具,制成外观光洁美观的拉挤制品,在模具的设计与加工中,一方面要提高加工精度,另方面要尽量提高模腔内表面的粗糙度等级(通常采用镀铬或渗钽法)。
模腔内表面粗糙度等级高,既利于脱模又可咸少摩擦阻力,延长模具的使用寿命⑴。
拉挤成型用树脂纪方因增强纤维浸润的好坏•树脂凝胶速度的快慢以及树脂在模具内的固化速率和脱模的难易,均取决于树脂体系,所以树脂体系的选择是非常重要的。
常见的树脂配方见表5 4_。
25成型工艺条件拉挤成型工艺必须选择合适的模内温度设置点,设定合适的顸热温度和牵引速度。
图2为拉挤装置的加热部分和模具的示意图。
图2中,拉挤模具分为三个区,在第•区内,树脂与增强材料的混合物进入预热模具,混合物被加热后,模腔内液压提高。
在第二区内,树脂幵始反应,从粘稠液态固化为凝胶状,再变为橡胶状材料。
当树脂固化为固态产品时,体积收缩使压力下降,产品从模具表面脱离下来。
在第三区内,部分固化的复合材料继续固化完全,常用拉挤工艺条件见表6[3]。
3拉挤成型工艺特点、应用与发展「2工拉挤成型工艺作为一种自动化连续生产的复合材料成型工艺方法,类似于金属的挤出工艺,其主要优点是制造速度快,拉挤成型材料的利用率为95% C手糊成型材料的利用率仅为75%)。
用拉挤成型方法制成的拉挤制品具有高强、轻量(钢的20% •钔的60%)、较少或不需维修、耐化学腐蚀、酎老化、耐紫5Derakane 530100ASP-4001,04001A100v TCPHI1-5TSAV-20110SS 80200MW INT-EQ6EP0N 9310100EPON 936033EP0N5370. 67MW INT-18460. 67ASP 400P13 〜201 :2—35 —6—72‘ C/ mm • min_1110〜160300160-182305165〜182400外线降解、尺寸稳定、表面光滑、易着色、无磁性、电磁透过性好、易于加工、可机械连接或胶接等特性拉挤制品与其它成型方法成型制品的不同之处主要是,可大批量生产;生产率高,成本低;制品纤维含鼋高.强度和刚度高,•制品可复制性好;产品为直线型柱体。
拉挤制品在工业发达国家已广泛应用于电气、建筑、交通及航天航空等领域。
表7为一些工业发达国家使用拉挤制品的例子。
随着拉挤成型工艺的不断发展,人们已能制作m宽的拉挤型材。
近期又相继发展了拉挤缠绕组合工艺(用于制造管形结构产品)和曲面拉挤工艺(PuUonniiig,用于制造汽车板簧、工具手柄等)。
新近开发的具有大功率、大截面拉挤能力的Pulmaster 18-36-0型拉挤机,最大牵引力为10 t,产品截面积可达450 mmX 900 mm以上。
我国哈尔滨玻璃钢研究所80年代中期就引进了拉挤设备,并对拉挤设备、拉挤模具、拉挤材料、拉挤工艺全方位地开展了较深入的研究,取得了一定的成果,其拉挤成型技术在国内居领先地位。
现在国内已先后引进了二十多条拉挤生产线。
对于拉挤成型,有关专家指出,目前国内尚存在原材料不配套,大部分靠进口,模具制造技术水平较低,对拉挤工艺科学研究不够深入等问题,今后应紧紧抓住拉挤市场开发的机遇,发挥这些先进拉挤设备的作用,促进拉挤成型工艺在我国的发展。
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借助于本文对机头的热平衡分析、热平 衡方程以及各个热通量的计算公式,可对机 头温度控制装置的设计提供依据a参考文献1 .传热学.北京:1985. 214THERMAL EQUILIBRIUM ANALYSIS AND CALCULATION FOR EXTRUDER DIELi Zhihua(Qingdao Institute of Chemical Technology 266042)SYNOPSIS The thermal equilibrium the calculating equation for each heat flux, system of the extruder die-KEYWORDS extruder die ♦ thermal equilibrium ♦ heat flux and discuss were made. Listed of the temperature controlling。