玻璃鋼制作工藝技藝簡(jiǎn)介

1、玻璃鋼制作工藝簡(jiǎn)介 玻璃鋼制品是由樹脂、增強(qiáng)材料和多種輔助成分合理組合而成，制造工藝種類繁多。  1 FRP制品成型工藝   FRP的制品往往是材料制造和產(chǎn)品成型同時(shí)完成。成型工藝有手糊、RTM、SMC、纏繞、熱塑性塑料（GF/PP）注射模塑及GMT沖壓成型等。  1.1 手糊成型工藝   手糊成型工藝是一種簡(jiǎn)單成熟的成型工藝，其典型工藝過(guò)程是：在涂有脫模劑的模具上，將加有固化劑的樹脂混合料和玻璃纖維織物手工逐層鋪放，浸膠并排除氣泡，層合至確定厚度，然后固化形成制件。   手糊成型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)需專用設(shè)備，投資少；不受制品形狀和尺寸

2、的限制，特別適于數(shù)量少、整體式及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型制品的制作；可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求合理利用增強(qiáng)材料，能隨意局部增強(qiáng)，做到以最低成本實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，而且當(dāng)設(shè)計(jì)不合理時(shí)能方便地進(jìn)行修改；操作方便，容易掌握，便于推廣。   手糊工藝的缺點(diǎn)是：制品質(zhì)量不易控制，人為因素大；制品的強(qiáng)度和尺寸精度較低；勞動(dòng)條件差，生產(chǎn)效率低。  1.2 噴射成型工藝  9 噴射成型工藝是手糊成型的改進(jìn)，屬于半機(jī)械化成型工藝。它是將混有引發(fā)劑和促進(jìn)劑的兩種聚酯樹脂分別從噴槍兩側(cè)噴出，同時(shí)將切斷的玻纖粗紗由噴槍中心噴出，使其與樹脂均勻混合，沉積到模具上;當(dāng)沉積到一定厚度時(shí)，用輥輪壓實(shí)，使纖維浸透樹脂，排除

3、氣泡，固化后成制品。   噴射成型的優(yōu)點(diǎn)是：用玻纖粗紗代替織物，可降低材料成本；生產(chǎn)效率比手糊的高24倍；產(chǎn)品整體性好，無(wú)接縫，層間剪切強(qiáng)度高，樹脂含量高，耐腐蝕、耐滲漏性好；產(chǎn)品尺寸、形狀不受限制。   噴射成型的缺點(diǎn)是：樹脂含量高，制品強(qiáng)度低；產(chǎn)品只能做到單面光滑；污染環(huán)境，有害工人健康。  1.3 SMC及BMC成型工藝   片狀模塑料（Sheet Molding Comp，SMC）和團(tuán)狀模塑料（Bulk Molding Compoun，BMC）是由樹脂糊浸漬纖維或短切纖維氈，兩邊覆蓋聚乙烯薄膜而制成的一類片狀模壓料，屬于預(yù)浸氈料范圍。使用時(shí)，將兩

4、面的薄膜撕去，按制品的尺寸裁剪、疊層，放入金屬模具中加溫加壓，即得所需要的制品。它是目前國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的成型材料之一。   SMC/BMC成型工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是：生產(chǎn)效率高，成型周期短，易于實(shí)現(xiàn)專業(yè)化和自動(dòng)化生產(chǎn)；產(chǎn)品尺寸精度高，重復(fù)性好；表面光潔，無(wú)需二次修飾；生產(chǎn)成本低。  SMC/BMC的不足之處在于模具制造復(fù)雜，初期投資大。  1.4 RTM成型工藝   樹脂傳遞模塑（Resin Transfer Molding，RTM）是以手糊成型工藝改進(jìn)的一種閉模成型技術(shù)，它的基本原理是將玻璃纖維增強(qiáng)材料放到封閉的模腔內(nèi)，用壓力將樹脂膠液注入模腔，浸透玻纖增

5、強(qiáng)材料，然后固化，脫模后成制品。   RTM成型技術(shù)主要優(yōu)點(diǎn)是：可以制造兩面光的制品；成型效率高，適合于中等規(guī)模的玻璃鋼產(chǎn)品生產(chǎn)（30000件/年以內(nèi)）；RTM為閉模操作，不污染環(huán)境，不損害工人健康；增強(qiáng)材料可以任意鋪放，容易實(shí)現(xiàn)按制品受狀況合理鋪放增強(qiáng)材料；原材料及能源消耗少；初期投資少。  RTM缺點(diǎn)是：生產(chǎn)技術(shù)要求高；修整工序復(fù)雜。  1.5 拉擠成型工藝   拉擠成型工藝是將浸漬樹脂膠液的連續(xù)玻璃纖維束、帶或布等，在牽引力的作用下，通過(guò)擠壓模具成型、固化、連續(xù)不斷地生產(chǎn)長(zhǎng)度不限的玻璃鋼型材。這種工藝最適于生產(chǎn)各種相同斷面形狀的玻璃鋼型材，如棒、管

6、、實(shí)體型材（工字形、槽形、方形型材）和空腹型材（門窗型材、葉片等）等。   拉擠成型是復(fù)合材料成型工藝中的一種特殊工藝，其優(yōu)點(diǎn)是:生產(chǎn)過(guò)程完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，生產(chǎn)效率高；拉擠成型制品中纖維含量可高達(dá)80，浸膠在張力下進(jìn)行，能充分發(fā)揮增強(qiáng)材料的作用，產(chǎn)品強(qiáng)度高；制品縱、橫向強(qiáng)度可任意調(diào)整可以滿足不同力學(xué)性能制品的使用要求；生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)邊角廢料，產(chǎn)品不需后加工，故較其它工藝省工，省原料，省能耗；制品質(zhì)量穩(wěn)定，重復(fù)性好，長(zhǎng)度可任意切斷。   拉擠成型工藝的缺點(diǎn)是:產(chǎn)品形狀單調(diào)，只能生產(chǎn)線形型材，而且橫向強(qiáng)度不高。但近年來(lái)使用纖維布和復(fù)合氈拉擠后橫向強(qiáng)度得到了提高。  1

7、.6 熱塑性復(fù)合材料成型工藝   熱塑性復(fù)合材料是以玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等增強(qiáng)各種熱塑性樹脂的總稱，國(guó)外稱為FRTP（Fiber Rinforce thermoplastics）。從生產(chǎn)工藝角度分析，熱塑性復(fù)合材料分為短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料和連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料兩大類。短纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的研究和生產(chǎn)始于50年代。進(jìn)入70年代后，熱塑性復(fù)合材料得到快速發(fā)展，美國(guó)、法國(guó)的公司研究成功連續(xù)纖維增強(qiáng)聚丙烯片狀模塑料。近10年來(lái)，熱塑性復(fù)合材料發(fā)展很快，每年以15速度遞增，比熱固性復(fù)合材料發(fā)展快幾倍。  1.7 近年發(fā)展起來(lái)的新型成型工藝  1.7.1 SMC和RT

8、M工藝的結(jié)合（LPMC）   SMC工藝和RTM相比較，雖然有成型壓力大、能耗高、設(shè)備維修費(fèi)用高等不足之處，但SMC是一種技術(shù)較完善的干法制造FRP的成型工藝。美國(guó)公司開發(fā)了一種LPMC(low pressure molding Compromal)工藝，它將RTM的低壓低溫和SMC的工藝結(jié)合起來(lái)。形成在RTM條件下即可生產(chǎn)出性能和SMC相似的新工藝。RTM部件可以部分替代鋼制部件。  1.7.2 TERTM   TERTM (熱膨脹樹脂傳遞模塑料）使用聚氨酯、PVC聚氨酯泡沫等作為預(yù)成型坯中的芯材，在注射過(guò)程中樹脂同時(shí)滲入芯材和預(yù)成型坯中，芯材在加熱條件下發(fā)生膨

9、脹，進(jìn)而與增強(qiáng)材料(碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維)及環(huán)氧樹脂結(jié)合形成復(fù)合材料。既減輕了制品重量，又提高了強(qiáng)度。具有理想的扭曲強(qiáng)度和良好的尺寸穩(wěn)定性，膨脹系數(shù)低，可制造汽車防撞檔板。美國(guó)、加拿大、日本、西歐等國(guó)家和地區(qū)的TERTM都有專利，技術(shù)處于領(lǐng)先水平。  1.7.3 VARTM   為了在注射時(shí)改善模具型腔內(nèi)樹脂的流動(dòng)性浸漬性,更好地排盡氣泡，出現(xiàn)了腔內(nèi)抽真空，再用注射機(jī)注入樹脂的VARTM技術(shù)，基本原理和RTM工藝是一致的，適用范圍也類似。   模腔內(nèi)抽真空使壓力趨勢(shì)減小，增加了使用更輕型模具的可能性，從而使模具的使用壽命更長(zhǎng)、可設(shè)計(jì)性更好；真空也可提高玻璃纖

10、維與樹脂的比率，使玻璃纖維的含量更高，增加制品的強(qiáng)度；真空還有助于樹脂對(duì)纖維的浸潤(rùn)，使樹脂和纖維的結(jié)合界面更完美，提高制品的質(zhì)量；用VARTM工藝可使直徑38.11mm的致密預(yù)成型坯的纖維體積含量為16%68，累計(jì)孔隙率為1.7，而普通的預(yù)浸料的孔隙率為5%7。  1.8 低密度SMC玻璃鋼材料的應(yīng)用   低密度SMC玻璃鋼材料的比重為1.3，比標(biāo)準(zhǔn)的材料（比重為1.82.0）重量輕38%以上。美國(guó)通用公司的所有克爾維特99款車身的內(nèi)板和新型的車身頂蓋、內(nèi)飾都使用低密度SMC玻璃鋼材料；另外，還有車門、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱蓋等美國(guó)Dodge Vipex車的發(fā)動(dòng)機(jī)罩也使用了低密度

11、SMC玻璃鋼材料，99款車身有1/2使用這種材料制作發(fā)動(dòng)機(jī)罩。  2 復(fù)合材料成型中的各類增強(qiáng)材料、各類輔料及各類助劑  2.1 助劑   消泡劑,能夠在凝膠之前消除因攪拌產(chǎn)生的氣泡；潤(rùn)濕分散劑,改善體系的流動(dòng)性，穩(wěn)定顏色，能基本避免加填料或顏料產(chǎn)生的浮色發(fā)花現(xiàn)象；觸變助劑,能滿足噴涂過(guò)程對(duì)低黏度高觸變指數(shù)的要求；表面助劑,可解決制品表面發(fā)粘，可減少苯乙烯的揮發(fā)。  2.2 脫模劑   便于脫模，優(yōu)質(zhì)脫模劑不會(huì)影響制品的后涂裝；在使用雙面模時(shí)能增加樹脂的流動(dòng)性、玻纖的浸潤(rùn)性等特性。  2.3 增強(qiáng)材料   氈類制品（改善表面

12、效果、提高多種強(qiáng)度）、纖維類制品常用，如玻璃纖維、碳纖維等）、連續(xù)氈（對(duì)改善表面效果有突出的效果、提高制品的耐候性）。  2.4 輔料   輔料有膠衣、固化劑、促進(jìn)劑、添加劑、拋光膏、氣相二氧化硅、紫外線吸收劑等。  3 國(guó)內(nèi)汽車的玻璃鋼材料使用情況   玻璃鋼具有質(zhì)輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、電絕緣、耐瞬時(shí)高溫、傳熱慢、隔音、防水、成型方便、具有可設(shè)計(jì)性（可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)）等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于保險(xiǎn)杠、車身頂蓋、導(dǎo)流板、遮陽(yáng)罩、電瓶箱、擋泥板、前臉零部件、車身裙邊零部件、車身殼體等。  4 國(guó)內(nèi)復(fù)合材料在汽車工業(yè)的應(yīng)用中存在的問(wèn)題和前景展望

13、60; 與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用比例非常低。美國(guó)1997年復(fù)合材料總用量為155萬(wàn)噸，在汽車行業(yè)中的用量占46。為49.8萬(wàn)噸，而我國(guó)2000年的用量?jī)H為1.8萬(wàn)噸。國(guó)外復(fù)合材料應(yīng)用較成功的國(guó)家，常常是以大的汽車集團(tuán)牽頭，根據(jù)市場(chǎng)和自身發(fā)展的需要，進(jìn)行技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)，在資金和人力資源上都有非常大的投入，技術(shù)的轉(zhuǎn)化比較直接。因此，新興的復(fù)合材料成型工藝如RTM、GMT等，經(jīng)過(guò)短短十幾年的發(fā)展，已變得很成熟，成功地應(yīng)用于各種汽車部件的生產(chǎn)。RTM生產(chǎn)效率可以和SMC相媲美，GMT的生產(chǎn)效率已縮短到一分鐘以內(nèi)。   我國(guó)復(fù)合材料應(yīng)用與汽車工業(yè)歷史并不算短，但發(fā)展速度很

14、緩慢。其原因是多方面的，一方面是由于行業(yè)之間的封閉，使得汽車生產(chǎn)在設(shè)計(jì)之初就很少考慮復(fù)合材料的使用；另一方面，國(guó)內(nèi)復(fù)合材料生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)水平層次不齊，與國(guó)外還有著很大的差距，尤其是手糊產(chǎn)品質(zhì)量不高，使得汽車行業(yè)的很多人士對(duì)復(fù)合材料的應(yīng)用持不信任態(tài)度；再者，復(fù)合材料在汽車行業(yè)的應(yīng)用，相對(duì)投資較大，風(fēng)險(xiǎn)較高，在市場(chǎng)不容易認(rèn)可的情況下，企業(yè)也不愿意投資進(jìn)行技術(shù)研究；第四，復(fù)合材料制品普遍比金屬材料（主要是鋼材）制品的價(jià)格要高，不易被汽車企業(yè)所接受。   因此，要提高國(guó)內(nèi)復(fù)合材料制造水平，推廣復(fù)合材料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用，需要做好以下幾方面的工作。  a.加強(qiáng)行業(yè)間溝通，正確認(rèn)識(shí)復(fù)合材

15、料。   復(fù)合材料作為新材料的代表，有著很多自身的優(yōu)勢(shì)，在汽車制造領(lǐng)域都有非常適用的場(chǎng)合。利用行業(yè)協(xié)會(huì)和學(xué)會(huì)的權(quán)威作用，組織技術(shù)交流，使汽車行業(yè)人士對(duì)復(fù)合材料能夠有全面的認(rèn)識(shí)，做好復(fù)合材料的系統(tǒng)推廣工作，如市場(chǎng)調(diào)研、策劃、質(zhì)量、價(jià)格及服務(wù)等，建立起產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、規(guī)模、質(zhì)量、效益相協(xié)調(diào)的科技工業(yè)體系。   b.提高復(fù)合材料工業(yè)技術(shù)，使之適于汽車工業(yè)發(fā)展。   首先完善現(xiàn)有的工藝技術(shù)，盡快解決原材料的國(guó)產(chǎn)化配套，解決復(fù)合材料生產(chǎn)設(shè)備、模具及其他工裝的加工配套問(wèn)題。原材料是基礎(chǔ)，我國(guó)復(fù)合材料產(chǎn)品質(zhì)量水平不高，很大程度上是由于原材料質(zhì)量不高造成的。模具和專用設(shè)備的發(fā)展相對(duì)滯后，也影響產(chǎn)品的應(yīng)用。因此，各個(gè)行業(yè)需要緊密協(xié)作，結(jié)合引進(jìn)原材料、生產(chǎn)技術(shù)及國(guó)產(chǎn)化攻關(guān)，為各種成型工藝解決配套問(wèn)題。   c.建立一定權(quán)威性的協(xié)調(diào)組織，加強(qiáng)宏觀控制和科學(xué)管理。   通過(guò)具有定權(quán)威性的協(xié)調(diào)組織，承擔(dān)可行性研究，組織技術(shù)攻關(guān)，使各種材料在設(shè)計(jì)之初就考慮到性能、制造成本和對(duì)整車的影響，充分發(fā)揮不同材料和不同成型工藝的優(yōu)點(diǎn)，使復(fù)合材料在汽車工業(yè)中真正發(fā)揮作用。