缠绕成型工艺实验

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1、实验名称缠绕成型工艺实验姓名学号专业班级航空复合材料一．实验目的1.了解纤维缠绕工艺的基本特点，熟悉缠绕规律；2.观察纤维在轴对称模具上的分布状态，结合网格理论的强度分析，加深对纤维缠绕件结构特点的认识；3.通过对压力容器、定长管非测地线稳定缠绕的操作实践，基本掌握四轴微机控制纤维缠绕机的线性设置与调试方法；二．实验原理纤维缠绕成型工艺的原理是将浸渍过树脂胶液的连续纤维束（带）按一定规律缠绕在芯模（内衬）上，层叠成所需厚度，固化后脱模（或不脱模和内衬一起）而得到制品。缠绕工艺可分为湿法、干法和半干法。湿法是将无捻纤维纱浸渍树脂后直接缠绕在芯轴（内衬）

2、上；干法是将浸渍树脂的纤维加热，使树脂预固化到B阶段，缠绕时在纤维未进入丝嘴之前，经加热软化至粘流后再缠绕到芯模上。①成本比干法缠绕低40%；②产品气密性好，因为缠绕张力使多余的树脂胶液将气泡挤出，并填满空隙；③纤维排列平行度好；④湿法缠绕时，纤维上的树脂胶液，可减少纤维磨损；⑤生产效率高（达200m/min）。湿法缠绕的缺点为：①树脂浪费大，操作环境差；②含胶量及成品质量不易控制；③可供湿法缠绕的树脂品种较少。干法用在产品质量和重量要求十分严格的场合。干法缠绕工艺的最大特点是生产效率高，缠绕速度可达100～200m/min，缠绕机清洁，劳动卫生条件

3、好，产品质量高。其缺点是缠绕设备贵，需要增加预浸纱制造设备，故投资较大此外，干法缠绕制品的层间剪切强度较低。半干法缠绕是纤维浸胶后，到缠绕至芯模的途中，增加一套烘干设备，将浸胶纱中的溶剂除去，与干法相比，省却了预浸胶工序和设备；与湿法相比，可使制品中的气泡含量降低。三．实验内容1.了解计算机控制缠绕机的操作规程；2.按照所给高压氧气瓶内胆缠绕芯模尺寸（如图1）所示，按照缠绕铺层：纵向缠绕角30°一层；环向缠绕一层要求，进行压力容器的缠绕实践（无树脂浸渍的纤维缠绕）。3.定长管非测地线稳定缠绕的实践操作（无树脂浸渍的纤维缠绕）。按缠绕铺层：纵向缠绕角4

4、5°一层；环向缠绕一层。四．实验材料和仪器设备1.4FW500X2000型计算机控制缠绕机；2.高压氧气瓶铝内胆缠绕芯模；3.圆轴钢模；4.600Tex缠绕纱五．实验步骤1.在老师的指导下，熟悉计算机控制缠绕机的操作程序，开启缠绕机，在“机器调整”的窗口下使小车、伸臂、丝嘴分别以较慢的速度正反向动作一次，并回到原点。2.根据轴对称压力容器缠绕模具的基本尺寸（如图1、图2）和缠绕线性要求设定缠绕机的材料参数、工艺参数并保存好缠绕文件；材料参数纱团数树脂含量纤维密度（）纱片宽度（mm）纤维Tex（g/km）树脂密度()是否采用计算机设定张力张力采样间隔(

5、s)230%2.54412001.250103.按纱团数要求，安装纱团、排好纱线、安装模具；4.挂上纤维束，开始试验模型缠绕；5.换上圆轴钢模，按上述2—4步骤做定长管非测地线稳定缠绕的实践操作。五．思考与讨论1.纤维缠绕成型工艺的技术特点是什么？纤维缠绕成型的优点①能够按产品的受力状况设计缠绕规律，使能充分发挥纤维的强度；②比强度高：一般来讲，纤维缠绕压力容器与同体积、同压力的钢质容器相比，重量可减轻40～60%；③可靠性高：纤维缠绕制品易实现机械化和自动化生产，工艺条件确定后，缠出来的产品质量稳定，精确；④生产效率高：采用机械化或自动化生产，需要

6、操作工人少，缠绕速度快（240m/min），故劳动生产率高；⑤成本低：在同一产品上，可合理配选若干种材料（包括树脂、纤维和内衬），使其再复合，达到最佳的技术经济效果。缠绕成型的缺点①缠绕成型适应性小，不能缠任意结构形式的制品，特别是表面有凹的制品，因为缠绕时，纤维不能紧贴芯模表面而架空；②缠绕成型需要有缠绕机，芯模，固化加热炉，脱模机及熟练的技术工人，需要的投资大，技术要求高，因此，只有大批量生产时才能降低成本，才能获得较的的技术经济效益。2.纤维缠绕时纤维张力大小有何影响？(1)张力对制品机械性能有影响。张力过小，则制品强度偏低。（2）张力对制品密

7、实程度有影响。使制品密实的成型压力与张力成正相关。（3）张力对含胶量的影响。随着缠绕张力增大，含胶量降低。3.纤维缠绕的模具一定是凸形的吗？凹形的模具是否能缠绕成型？请设想一下凹形模具纤维缠绕的方法。一般情况都是凸形的，因为缠绕工艺会产生拉应力，在凹形的模具会产生架桥。如果一定要用凹形模具的话，应该做一个和凹面完全吻合的凸面模具，纤维缠绕在凹面上后，用凸面挤压，待凝胶后，拆下凸面即可。