成都市冠宇复合材料制品有限公司

 

 
 
玻璃钢制品的运用要求

发布时间:2010-10-11 9:50:48 
(一)全面分析产品的技术要求
    
全面分析产品的使用要求是极其重要的。如石油化工用的管、罐、槽等产品。其主要矛盾是解决耐腐蚀问题,这要针对腐蚀介质的性质确定恰当的耐腐蚀技术指导。在满足了耐腐蚀这一主要问题的前提下,又由于他们承受不同形式的外力,所以合理的强度设计和结构造型也是必要的。如高压容器和各种杆、板、一壳等受理结构件,其主要矛盾是强度和刚度问题。当然在这些情况下,电性能、热性能等成为主要矛盾,有时还要求物理化学等方面的综合性能。这就要求我们对具体问题进行具体的分析,寻求合理的解决办法。
    
(二)合理选择原材料
    
玻璃钢制品所选用的原料是否合理,一般从三个方面来考虑。
    
1)是否满足制品的性能要求。由于玻璃钢是玻璃纤维及其制品和树脂组合而成的复合材料,玻璃钢制品的性能繁本上取决于所用的两种原材料的性能。其中玻璃纤维制品由树脂包敷,所以玻璃钢制品的化学性能主要取决于树脂基体,而玻璃纤维(如制品)有树脂粘接兵固定其位置而起骨架作用,所以玻璃钢制品的机械强度主要取决于增强材料。但是上述两种组分材料不同的作用又不是****的而是相互影响的。如玻璃钢的层间剪切强度和弯曲强度又与树脂的力学性能有关,尤其是玻璃与树脂的界面状态是影响这两种强度的主要因素。
    
2)所选用的原材料的工艺性能是否良好。如树脂的粘度、胶凝时间、固化温度和速度等:玻璃纤维及其制品的浸渍性能、玻璃布铺覆性能等。
    
3)原材料来源是否广泛,价格是否低廉。
    
(三)充分掌握和利用玻璃钢的可设计性
    
复合材料力学和实验结果告诉我们,玻璃纤维的含量对玻璃钢的强度影响很大,而且玻璃纤维排列方式的差异,也将导致玻璃钢在力学性能的各向异性。这个问题,既是一个力学问题,又是一个工艺问题。正因为玻璃钢是各向异性材料,所以在强度设计上与一般均质材料(亦称各向同性材),在设计计算中也比较复杂。在玻璃钢中,玻璃纤维主要起骨架作用,各个方面的力学性能可以通过增减玻璃纤维含量来进行调整,这就为设计提供了灵活性。我们可以根据主应力的方向确定玻璃纤维含量的多少,应力****的方向,纤维含量**多,于是我们可以设计为等强度的合理结构。这样即节省材料,又减轻重量。如圆筒形高压容器,环向与纵向纤维布置成二倍关系。
    
此外,为了充分发挥玻璃纤维强度的作用,尽可能地保证纤维的连续性,尽量在制品上少开孔是很重要的。如果非要开孔不可,应进行开孔补强。由于层间剪切主要由树脂来承担,而树脂抗剪强度较低,所以应尽量避免玻璃钢层间受剪切应力作用。
(四)设计理论和数据确定的试验依据
    
设计理论和设计参数的确定必须以试验为基础。玻璃钢的强度不仅与玻璃纤维的铺层方式和含量有关,而且与纤维的类型有关,因此强度设计时就不可能有一个确定的数值进行计算。由于目前复合材料的设计理论不成熟,加之成型工艺的变异性,因此设计参数的确定必须针对具体的工艺条件和纤维含量,进行一定的数量的实验后,由实验数据来确定。同时,一个玻璃钢制品的设计过程,应结合模拟试验进行。
    
例如,聚脂玻璃钢板小试件的拉伸强度可达200MPa,但如果制造一块9×3m的弧形板,从上取下一条试件进行试验测定其拉伸强度只有100MPa。有人认为,拉伸强度为260MPa时,采用100MPa的设计强度是取了安全系数K2.6,实际上完全相反,根本没有安全度。对于大面积粘接件,如果采用m某些资料上给出的数据(那是小试件的结果),然后出现很大的危险。如环氧树脂粘接的剪切强度资料上给出的是20~30MPa,而实际上大面积粘接只能取4~8MPa
    
(五)确定合理的结构形式
    
只有掌握玻璃钢的性能和成型工艺特点,才能确定制品合理的结构型式。对于与一般均质材料类似的玻璃钢产品结构形式。不能简单的仿造,只能作为参考,必须依据玻璃钢本身的特点进行结构设计。
    
1)玻璃钢易于制造外形较复杂的大型整体式产品,这样既减少了组合零件数量,简化了结构,减轻了重量,减少了加工工序,同时又减少了连接。因为连接问题是玻璃钢制品尚未很好解决的问题,所以从这个角度讲,整体成型也是尽量采取的办法。
    
2)由于玻璃钢塑性较差,所以要求制品的厚度变化要均匀,不要有角点。角点处易发生应力集中,同时工艺上也不易使该处玻璃纤维分布均匀,不是出现树脂积聚,就是纤维密集,这都会使该处出现较大的强度降低而产生破坏。
    
3)如果应力集中情况不可避免,我们可以在薄弱环节进行补强或预埋金属嵌件来解决。
    
4)由于玻璃钢弹性模量低,因此对于板、壳、梁、柱等结构件,为了提高刚度,可以采用加筋夹层结构和异型截面等措施来实现。
    
对于高压容器和承压管道等玻璃钢产品,渗漏是一个很突出的问题。解决渗漏提高气密性,就可以采用金属(或其它防渗漏性好的)材料作内衬。也可以采用复合结构,在内部做一层富树脂层。

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