玻璃钢水箱课程设计(二)(5)

5 玻璃钢水箱的工艺设计

玻璃钢制品的成型工艺有很多，如缠绕成型工艺、手糊成型工艺、模压工艺、RTM工艺等。考虑到经济效益和生产规模，在劳动密集型的中国首选手糊成型工艺。 5.1 缠绕成型工艺 5.1.1 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。 5.1.2 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。 5.2 手糊成型工艺

手糊成型工艺是手工作业把玻璃纤维织物和树脂交替铺层在模具上，然后固化成型为玻璃钢制品的工艺。

手糊工艺成型是复合材料最早使用的一种成型方法，尽管这种成型方式比较原始，但是手糊成型工艺具有一些独特的、不可替代的特点，所以至今仍然作为一种主要的玻璃钢成型工艺，特别是在我们国家，大多数工厂和大多数产品都采用这种方法生产。手糊成型具有以下优点[10]：

(1) 手糊成型不受产品尺寸和形状限制，适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产；

(2) 设备简单，投资少，见效快。适合我国乡镇企业的发展；

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(3) 工艺简便，生产技术易掌握，只需经过短期培训即可进行生产； (4) 易于满足产品设计要求，可以在产品不同部位任意增补增强材料； (5) 制品树脂含量高，耐腐蚀性好。

手糊成型的合成树脂，由于成型压力低，所以采用食品级不饱和聚脂树脂，因为这类树 脂在固化过程中仅排放相当少低分子聚合物．对树脂性能的基本要求是流动性能好，易浸润玻纤织物，此外，在树脂中加入一定量的(树脂量的1～5)触变剂，可减少树脂在垂直面上的下流。 5.2.1 手糊成型工艺过程

生产工艺流程见图5.1．

玻璃纤维及其织物 脱蜡 裁剪 手糊成型 固化 树脂及制剂 配胶 模具 涂脱模剂 成品 图5.1水箱手糊工艺流程图

修饰 脱模

具体过程如下：

(1) 玻璃纤维及其织物的准备。玻璃纤维布首先要进行热处理去除纤维表面的蜡，然后 按要求裁剪，玻璃布的裁剪要与以后的铺放紧密配合，否则将难以得到质量优良的制品。

(2) 配胶按制品的性能要求选择树脂，胶液配制的控制指标是流动性(粘度)及凝固时问．每次配胶量不宜过多，以免胶凝不好操作。

(3) 模具的准备在手糊成型时均采用木模或者不锈钢制模具，为脱模方便，在模具表面要涂脱模剂[11]。

(4) 糊制成型是在模具上先涂上一层胶衣树脂，然后铺放一层玻璃布，用工具贴在 玻璃布上以排除气泡．重复上述操作，直至达到所需厚度．环境温度对树脂固化影响很大，一般要求环境温度不低于15℃，湿度不大于80℃ 。

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(5) 固化、脱模、修饰。固化为常温固化，制品经24小时后，固化大致完成．脱模后放置5～6天，使之充分固化，然后进行去毛边等修饰工作，最后组装成所要设计的玻璃钢水箱。

5.2.2 手糊成型工艺的模具制作

模具是手糊成型工艺的核心，是手糊成型工艺的唯一重要设备，合理设计和制造模具是保证产品质量和降低成本的关键。

(1) 模具的结构

手糊成型模具分为阴模、阳模、对模三种，无论哪一种都可以根据产品尺寸成型要求设计成整体模或者拼装模。

(2) 模具材料

手糊成型的模具材料主要有:木材、金属、石膏、石蜡、水泥、可溶性盐低熔点金属、玻璃钢等。

(3) 模具的制作

本水箱将采用金属模具和玻璃钢模具，具体为：箱体采用金属钢制芯模，箱盖和箱底采用玻璃钢凸模。玻璃钢高级模具制作的一般过程为：模具材料的选择→过渡模的制作→模具的翻制→模具的表面处理[12]。 5.3 模压成型工艺

模压成型(又称压制成型或压缩成型)是先将粉状,粒状或纤维状的塑料放入成型温度下的模具型腔中,然后闭模加压而使其成型并固化的作业.模压成型可兼用于热固性塑料,热塑性塑料和橡胶材料. 模压成型工艺的主要优点：生产效率高，便于实现专业化和自动化生产；产品尺寸精度高，重复性好；表面光洁，无需二次修饰；能一次成型结构复杂的制品；因为批量生产，价格相对低廉。

模压成型的不足之处在于模具制造复杂，投资较大，加上受压机限制，最适合于批量生产中小型复合材料制品。随着金属加工技术、压机制造水平及合成树脂工艺性能的不断改进和发展，压机吨位和台面尺寸不断增大，模压料的成型温度和压力也相对降低，使得模压成型制品的尺寸逐步向大型化发展，目前已能生产大型汽车部件、浴盆、整体卫生间组件等。

综合上述成型工艺的优缺点选择手糊成型工艺作为该设计玻璃钢水箱的成型工艺。

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6 产品检验

玻璃钢水箱以其质轻﹑高强﹑耐腐蚀﹑不生锈﹑成型方便﹑使用寿命长及安装方便等优点，广泛替代金属容器，因而有者广泛的应用前景。但是，玻璃钢水箱和贮罐一样渗漏的原因比较复杂，渗漏部位不容易找到，使用户和制造商对此感到忧虑。因而，如何研究并解决玻璃钢水箱的渗漏就显得尤为重要，产品加工成型后要进行质检，保证产品的质量让消费者放心是每一个厂家必须视为生命线的[13]。 6.1 检验项目

玻璃钢水箱的检验主要包括渗漏检验，外观质量检验如表面光洁度、色泽，防老化性能检验以及强度和稳定性检验等由于渗漏是玻璃钢制品的致命缺陷因而这里着重强调关于防渗漏方面的内容。 6.1.1 外观质量检验

(1) 外观检验的方法是目测，主要缺陷有龟裂、裂纹、剥离、气孔或层间孔隙、异物混入、浸胶不良等应该严格按照产品质量要求以及相关标准进行检验[14]。

(2) 尺寸检验包括箱体厚度、箱底厚度、箱体高度、相关零件的尺寸和安装高度等。 (3) 巴柯硬度检验，主要检验产品的硬度是否满足使用要求。 6.1.2 满载试验

满载实验是指在玻璃钢水箱中装组装后关闭出水管和泄水管，打开过水管，边加水边检查至盛满水，二十四小时不漏水为合格[14]。 6.1.3 强度刚度稳定性检验

主要检验制品的强度和刚度是否满足使用要求。及在建筑物顶上的使用稳定性。 6.1.4 轴向拉伸试验

将玻璃钢原材料进行轴向拉伸载荷逐渐增加，直至破坏。根据测量的破坏载荷及试样的变形值计算材料的轴向相关弹性常数。 6.1.5 轴向压缩试验

将试样放在两压头中心，使试样受轴线方向的压缩载荷作用。根据测量所得的压缩载荷值及试样变形值计算试样压缩强度和压缩弹性模量。 6.2 检验结果分析

根据检验数据及结果进行制品材料及制品性能分析，进而改进制品材料性能提高产品质量，对可能产生降低制品性能的原因应制成说明书告知用户。

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7 组装和安装

玻璃钢高位水箱的安装是一项要求较高难度较大的工程，对安装器械和安装人员的素质要求较高。高位水箱一般采用起重设备吊装在建筑物顶上或用大型机械如龙门架车以及塔吊进行吊装装[15]而在安装之前要将各零件和水箱进行配套，有些零件在出厂前就已经装配好了比如法兰零件如人孔、出水孔、进水孔而有些零件需要在安装过程中组装，这些应根据产品运输要求和安装时再组装的难易程度而定。 7.1 玻璃钢水箱基础要求

砼基础几何尺寸应按GB02S101有关规定制定。

砼基础平面高低差?5mm，安装时箱体与墙体之间留出不小于700mm的检修通道，箱顶、箱底不小于500mm。

7.2 水箱的安装，施工和验收

专业焊工现场氩弧焊接。土建施工时先做好支墩，水箱箱底单元板块之间的连接缝要座落在支墩上。组装后关闭出水管和泄水管，打开过水管，边加水边检查至盛满水，二十四小时不漏水为合格，施工现场有标准电源。水箱四周有?500mm的检修空间。 外观检验无锈蚀，无污染：注满水2-3h，箱体无明显变形，焊缝无渗漏为合格[16]。 7.3 玻璃钢水箱的使用、维修和保养

配管时，切勿向配管进出水口施加过大的负荷。不要将阀门及大口径管道的重量直接施加到水箱水口，必要时设置管道支撑：对焊接管的膨胀、收缩、振动必须装伸缩柔性接头。

7.4 玻璃钢水箱配置及配套附件

玻璃钢水箱供货范围箱体、人孔、爬梯、短管及单片法兰（进口、出口、排污、溢流共四个）。

还可以根据用户的要求提供配套的附件，如：浮球阀、玻管液位计及各种水箱消毒设备等。

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