纏繞成型工藝
纏繞成型工藝是將浸過(guò)樹(shù)脂膠液的連續纖維（或布帶、預浸紗）按照一定規律纏繞到芯模上，然后經(jīng)固化、脫模，獲得制品。根據纖維纏繞成型時(shí)樹(shù)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)預浸膠處理的預浸紗或帶，在纏繞機上經(jīng)加熱軟化至粘流態(tài)后纏繞到芯模上。由于預浸紗（或帶）是專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)，能?chē)栏窨刂茦?shù)脂含量（到2%以?xún)龋┖皖A浸紗質(zhì)量。因此，干法纏繞能夠準確地控制產(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100～200m/min，纏繞機清潔，勞動(dòng)衛生條件好，產(chǎn)品質(zhì)量高。其缺點(diǎn)是纏繞設備貴，需要增加預浸紗制造設備，故投資較大此外，干法纏繞制品的層間剪切強度較低。
（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，因為纏繞張力使多余的樹(shù)脂膠液將氣泡擠出，并填滿(mǎn)空隙；③纖維排列平行度好；④濕法纏繞時(shí)，纖維上的樹(shù)脂膠液，可減少纖維磨損；⑤生產(chǎn)效率高（達200m/min）。濕法纏繞的缺點(diǎn)為：①樹(shù)脂浪費大，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(shù)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，增加一套烘干設備，將浸膠紗中的溶劑除去，與干法相比，省卻了預浸膠工序和設備；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)品的受力狀況設計纏繞規律，使能充分發(fā)揮纖維的強度；②比強度高：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)現機械化和自動(dòng)化生產(chǎn)，工藝條件確定后，纏出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量穩定，；④生產(chǎn)效率高：采用機械化或自動(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(shù)脂、纖維和內襯），使其再復合，達到*的技術(shù)經(jīng)濟效果。
纏繞成型的缺點(diǎn) ①纏繞成型適應性小，不能纏任意結構形式的制品，特別是表面有凹的制品，因為纏繞時(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，芯模，固化加熱爐，脫模機及熟練的技術(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)濟效益。
1、原材料
纏繞成型的原材料主要是纖維增強材料、樹(shù)脂和填料。
（1）增強材料 纏繞成型用的增強材料，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，高強玻璃纖維紗，芳綸纖維紗及表面氈等。
（2）樹(shù)脂基體 樹(shù)脂基體是指樹(shù)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(shù)脂性能，同時(shí)對工藝性、力學(xué)性能也有很大影響。纏繞成型常用樹(shù)脂主要是不飽和聚酯樹(shù)脂，也有時(shí)用環(huán)氧樹(shù)脂和雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂等。對于一般民用制品如管、罐等，多采用不飽和聚酯樹(shù)脂。對力學(xué)性能的壓縮強度和層間剪切強度要求高的纏繞制品，則可選用環(huán)氧樹(shù)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(shù)脂。
（3）填料 填料種類(lèi)很多，加入后能改善樹(shù)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(shù)脂之間的粘接強度，填料要保證清潔和表面活性處理。
2、芯模
成型中空制品的內模稱(chēng)芯模。一般情況下，纏繞制品固化后，芯模要從制品內脫出。
芯模設計的基本要求 ①要有足夠的強度和剛度，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，固化應力，二次加工時(shí)的切削力等；②能滿(mǎn)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(lèi)：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(lèi)材料可用澆鑄法制成空心或實(shí)心芯模，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，冷卻后重復使用。組裝式芯模材料常用的有鋁、鋼、夾層結構、木材及石膏等。另外還有內襯材料，內襯材料是制品的組成部分，固化后不從制品中取出，內襯材料的作用主要是防腐和密封，當然也可以起到芯模作用，屬于這類(lèi)材料的有橡膠、塑料、不銹鋼和鋁合金等。
3、纏繞機
纏繞機是實(shí)現纏繞成型工藝的主要設備，對纏繞機的要求是：①能夠實(shí)現制品設計的纏繞規律和排紗準確；②操作簡(jiǎn)便；③生產(chǎn)效率高；④設備成本低。
纏繞機主要由芯模驅動(dòng)和繞絲嘴驅動(dòng)兩大部分組成。為了消除繞絲嘴反向運動(dòng)時(shí)纖維松線(xiàn)，保持張力穩定及在封頭或錐形纏繞制品紗帶布置，實(shí)現小纏繞角（0°～15°）纏繞，在纏繞機上設計有垂直芯軸方向的橫向進(jìn)給（伸臂）機構。為防止繞絲嘴反向運動(dòng)時(shí)紗帶轉擰，伸臂上設有能使繞絲嘴翻志的機構。
我國60年代研制成功鏈條式纏繞機，70年代引進(jìn)德國WE-250數控纏繞機，改進(jìn)后實(shí)現國產(chǎn)化生產(chǎn)，80年代后我國引進(jìn)了各種型式纏繞機40多臺，經(jīng)過(guò)改進(jìn)后，自己設計制造成功微機控制纏繞機，并進(jìn)入市場(chǎng)。
機械式纏繞機類(lèi)型
（1）繞臂式平面纏繞機 其特點(diǎn)是繞臂（裝有繞絲嘴）圍繞芯模做均勻旋轉運動(dòng)，芯模繞自身軸線(xiàn)作均勻慢速轉動(dòng)，繞臂（即繞絲嘴）每轉一周，芯模轉過(guò)一個(gè)小角度。此小角度對應纏繞容器上一個(gè)紗片寬度，保證紗片在芯模上一個(gè)緊挨一個(gè)地布滿(mǎn)容器表面。芯?？焖傩D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)現環(huán)向纏繞，使用這種纏繞機的優(yōu)點(diǎn)是，芯模受力均勻，機構運行平穩，排線(xiàn)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 這種纏繞機的芯模由兩個(gè)搖支承，纏繞時(shí)芯模自身軸旋轉，兩臂同步旋轉使芯模翻滾一周，芯模自轉一個(gè)與紗片寬相適應的角度，而纖維紗由固定的伸臂供給，實(shí)現平面纏繞，環(huán)向纏繞由附加裝置來(lái)實(shí)現。由于滾翻動(dòng)作機構不宜過(guò)大，故此類(lèi)纏繞機只適用于小型制品，且使用不廣泛。
（3）臥式纏繞機 這種纏繞機是由鏈條帶動(dòng)小車(chē)（繞絲嘴）作往復運動(dòng)，并在封頭端有瞬時(shí)停歇，芯模繞自身軸作等速旋轉，調整兩者速度可以實(shí)現平面纏繞、環(huán)向纏繞和螺旋纏繞，這種纏繞機構造簡(jiǎn)單，用途廣泛，適宜于纏繞細長(cháng)的管和容器。
（4）軌道式纏繞機 軌道式纏繞機分立式和臥式兩種。紗團、膠槽和繞絲嘴均裝在小車(chē)上，當小車(chē)沿環(huán)形軌道繞芯模一周時(shí)，芯模自身轉動(dòng)一個(gè)紗片寬度，芯模軸線(xiàn)和水平面的夾角為平面纏繞角α。從而形成平面纏繞型，調整芯模和小車(chē)的速度可以實(shí)現環(huán)向纏繞和螺旋纏繞。軌道式纏繞機適合于生產(chǎn)大型制品。
（5）行星式纏繞機 芯軸和水平面傾斜成α角（即纏繞角）。纏繞成型時(shí)，芯模作自轉和公轉兩個(gè)運動(dòng)，繞絲嘴固定不動(dòng)。調整芯模自轉和公轉速度可以完成平面纏繞、環(huán)向纏繞和螺旋纏繞。芯模公轉是主運動(dòng)，自轉為進(jìn)給運動(dòng)。這種纏繞機適合于生產(chǎn)小型制品。
（6）球形纏繞機 球形纏繞機有4個(gè)運動(dòng)軸，球形纏繞機的繞絲嘴轉動(dòng)，芯模旋轉和芯模偏擺，基本上和搖臂式纏繞機相同，第四個(gè)軸運動(dòng)是利用繞絲嘴步進(jìn)實(shí)現紗片纏繞，減少極孔外纖維堆積，提高容器臂厚的均勻性。芯模和繞絲嘴轉動(dòng)，使纖維布滿(mǎn)球體表面。芯模軸偏轉運動(dòng)，可以改變纏繞極孔尺寸和調節纏繞角，滿(mǎn)足制品受力要求。
（7）電纜式縱環(huán)向纏繞機 縱環(huán)向電纜式纏繞機適用于生產(chǎn)無(wú)封頭的筒形容器和各種管道。裝有縱向紗團的轉環(huán)與芯模同步旋轉，并可沿芯模軸向往復運動(dòng)，完成縱向紗鋪放，環(huán)向紗裝在轉環(huán)兩邊的小車(chē)上，當芯模轉動(dòng)，小車(chē)沿芯模軸向作往復運動(dòng)時(shí)，完成環(huán)向紗纏繞。根據管道受力情況，可以任意調整縱環(huán)向紗數量比例。
（8）新型纏管機 新型纏管機與現行纏繞機的區別在于，它是靠管芯自轉，并同時(shí)能沿管長(cháng)方向作往復運動(dòng)，完成纏繞過(guò)程。這種新型纏繞機的優(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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