纸管成型工艺方法的设计

　　一、缠绕成型工艺是将漫过胶液的连续纤维材料通常是布带或预漫纱按照某种规律缠绕到芯模上，然后经过固化、脱模，最终获得的缠绕制品。根据缠绕时基体材料所处的物理化学状态的情况不同，缠绕成型工艺可划分为干法缠绕、湿法缠绕及半干法缠绕三种.

　　1.干法缠绕

　　千法缠绕是用经过预漫胶处理过的预漫纱或布带，在缠绕过程中，经过加热使胶液软化至粘流状态后缠绕到芯模上。由于预漫纱或布带是专业生产，能够严格控制基体材料的含量，通常精确控制在296以内。因此，千法缠绕工艺能够较好地控制产品质量。

　　干法缠绕的最大特点就是生产效率高，其缠绕速度可高达00-200/m o其次千法缠绕还有缠绕机清洁，工作环境卫生条件好，产品质量高等优点。但是，干法缠绕也有其不可克服的缺点，其一是纏绕设备昂贵，投资大，其二是干法缠绕成型制品的层间剪切强度低。

　　2.湿法缠绕

　　湿法缠绕是将纤维或布带经漫胶后，在张力控制下直接缠绕到芯模上，然后再经过后期固化成型。湿法纏绕的优点为:①设备占用少，成本比千法缠绕低40%左右:②产品气密性好，究其原因是因为继绕张力使基体材料中的气泡排出，而且基体材科料能够充分填满孔隙，产品密实度高:③湿法缠绕时，纤维上的基体材料。可减少纤维磨损:⑤湿法缠绕工艺生产效率较高。

　　湿法缠绕的缺点为:①树脂胶液浪费较大大，生产环境相对较差;②制品中的含胶量及成品质量不易控制;③可用来湿法缠绕的基体材料的品种较少。

　　3.半千法缠绕

　　半干法缠绕是吸取干法缠绕和湿法缠绕的优点，折‘一户的一一种缠绕工艺。其与湿法工艺相比，在纤维或布带浸胶到纏绕到芯模的中间增加一套烘干设备，将纤维或布带胶液中的溶剂基木去除掉。与干法缠绕相比，半干法缠绕不依赖一整套复杂的纤维或布带预漫清的工艺设备。

　　二、缠绕技术的发展及现状

　　纤维缠绕成型工艺技术可追溯到20世纪40年代二战时期的美国M anhatn原子能工程，该工程部需要重量轻的FRP(Fiber Reinforced Plasti动}I强带。Richarde. Young首先考虑以高强度的玻璃钢(FRP)来代替金属，并最先形成了把纤维缠绕在芯模上的缠绕原始概念。同时设计制造了第一台著名的山旧马达和齿轮组成的简易纤维缠绕机，随后缠绕了第一个复合材料火箭动机完体，以及用于防化学腐蚀的首条玻璃钢管道并投入使用。

　　上世纪50年代，纤维缠绕技术已能生产各种尺寸的火箭发动机壳体，广泛用于火箭、战略导弹等尖端军用产品上。

　　上世纪60-70年代，纏绕制品应用领城己从军事部门扩展到化工、污水处理、石油及风能系统等重要的民用部门，已可缠绕巨大体积的复合材科产品，如直径为26英尺，长为126英尺的风车叶片:直径1 Om容积达1 o0Om3的巨型储罐。该时期的纤维缠绕技术进入了腾飞阶段。

　　上世纪80年代，由于世界性的军备竞赛，虽然纤维纏绕制品仍集中应用于航空、航天和国防项目之中，但应用领域已扩展到民用工业，丰富了民用产品的种关，如用于供水系统的高压管道，用于消防的压力容器及潜水装置等”

　　到目前为止，绝大部分纤雄緯绕机丹简单的一轴联动缔絳机和三轴联动缠绕机，而且80年代以前的缠绕机都是机械控制的，首台计算机控制的纤维缠绕机诞生于这个时期。计算机控制缠绕机的研制成功使得生产纤维铺设十分精确的复合材料产品成为可能，从而可以生产出高性能、低成本、重量轻的优质缠绕部件。另外扩大了可缠绕部件的种类，从简单的直管到一些形状复杂的部件。

　　综上所述，无论是国外还是国内，其对缠绕技术的研究，主要都是基于竞度小(相对于成型直径来说)且强度和韧度较好的纤维为成型材料，而对于宽度大(相对于成型直径来说)且强度及韧度较差的纸带作为增强材料，实现高精度、.高强度的缠绕成型研究，尚属空白。因此，进行复合缠绕纸管成型的机理研究、工艺分析与优化及关键控制技术的研究是十分必要的。