玻璃钢工艺.ppt

首先，感谢金龙公司！能为金龙公司服务，是富丽达莫大的荣幸！感谢金龙公司品质管理部！有这样的机会 让我们在一起沟通、交流玻璃钢的相关信息 信息交流内容大体安排：第一部分：简要了解玻璃钢（45分钟）第一节 概述（定义、发展史、行业应用）第二节 材料组成 第三节 玻璃钢成型工艺（成型工艺分类-工艺流程图示）休息（10分钟）第二部分：现行客车配件成型工艺及相关质量分析（55分钟）第三节 玻璃钢成型工艺（成型工艺分类-现行大中型客车 配件成型工艺）第四节 玻璃钢制品相关质量分析 第一节第一节 概述概述（一）（一）复合材料的定义和分类复合材料的定义和分类 1.定义：复合材料（composite materials）是指将两种或两种以上的不同材料，用适当的方法复合成的一种新材料，其性能比单一材料性能优越。一般来说，复合材料由基体和增强材料组成。2.分类：复合材料的分类方法，常用的根据其组成材料来进行分类。按基体类型分：树脂基复合材料树脂基复合材料；金属基复合材料；无机非金属基复合材料 按增强材料类型分：玻璃纤维复合材料玻璃纤维复合材料；陶瓷纤维复合材料；碳纤维复合材料；有机纤维复合材料 按用途不同分类：结构复合材料；功能复合材料 玻璃钢：玻璃纤维增强的树脂基复合材料俗称玻璃钢；也称玻璃纤维增强塑料玻璃纤维增强塑料玻璃纤维增强塑料玻璃纤维增强塑料（Fiber Reinforced Plastics），是目前技术比较成熟且应用最为广泛的一类一类复合材料。这种材料是用短切的或连续纤维及其织物增强热固性或热塑性树脂基体，经复合而成。第一节第一节 概述概述（二）（二）树脂基复合材料的发展史树脂基复合材料的发展史 玻璃钢相对其他传统行业来说，其发展的历史短，发展快，行业广：n树脂基复合材料于1932年在美国出现，1940年以手糊成型制成了玻璃纤 维增强聚酯的军用飞机的雷达罩，其后不久，美国莱特空军发展中心设计 制造了一架以玻璃纤维增强树脂为机身和机翼的飞机，并于1944年3月在 莱特-帕特空军基地试飞成功。从此纤维增强复合材料开始受到军界和工程界的注意。n第二次世界大战以后这种材料迅速扩展到民用，风靡一时，发展很快。n1946年纤维缠绕成型技术在美国出现；n1950年真空袋和压力袋成型工艺研究成功，并制成直升飞机的螺旋桨。n60年代在美国利用纤维缠绕技术，制造出北极星、土星等大型固体火箭发动机的壳体，为航天技术开辟了轻质高强结构的最佳途径 第一节第一节 概述概述（二）（二）树脂基复合材料的发展史树脂基复合材料的发展史 60年代期间，玻璃纤维-聚酯树脂喷射成型技术喷射成型技术得到了应用，使手糊工艺的质量和生产效率大为提高。n1961年片状模塑料（Sheet Molding Compound,简称SMC）在法国问 世，利用这种技术可制出大幅面表面光洁，尺寸、形状稳定的制品，如汽 车、船的壳体以及卫生洁具等大型制件，从而更扩大了树脂基复合材料的应用领域。n70年代后，RTM等新工艺新工艺不断出现，并不断扩大生产应用领域。可以说，复合材料的发展更大一部分是新生产工艺的不断出现推动着 复合材料工业的发展 的过程。第一节第一节 概述概述（三）树脂基复合材料在中国的发展（三）树脂基复合材料在中国的发展 中国的复合材料起始于1958年，首先用于军工制品，而后逐渐扩展到民用。1958年以手糊工艺研制了玻璃钢艇，以层压和卷制工艺研制玻璃钢板、管和火箭 弹，1961年研制成用于远程火箭的玻璃纤维-酚醛树脂烧蚀防热弹头 1962年引进不饱和聚酯树脂、喷射成型和蜂窝夹层结构成型技术，并制造了玻璃钢的直升机螺旋桨叶和风洞叶片，同年开始纤维缠绕工艺研究并生产出一批氧气瓶等压力容器。1970年用玻璃钢蜂窝夹层结构制造了一座直径44m的雷达罩。自70年代以后玻璃钢复合材料逐渐转向民用。1981年复合材料的年产量为1.5万吨，到1986年达到6.5万吨，年增长率为13%。1987年以后受到国内原材料品种数量不足的影响，发展曾一度停滞，在此期间，在国家改革开放政策的指导下，大量引进国外先进技术，工艺和设备，形成了研 究、设计、生产及原材料相互配套较完整的工业体系，到1995年国内玻璃钢产量已达到16.5万吨，“十五”期间，发展进一步加快，2005年达到近100万吨 尽管在整体发展上取得了较大发展，在成型工艺方面，成型技术逐步实现由手糊到机械化自动化的转变，但总的水平与国外先进技术还有一定距离。第一节第一节 概述概述（三）（三）树脂基复合材料在各行业中的应用 树脂基复合材料在建筑工业中的应用 树脂基复合材料在化学工业中的应用 树脂基复合材料在交通运输与能源工业中的应用 树脂基复合材料在机械电器工业中的应用 树脂基复合材料在电子工业中的应用 树脂基复合材料在医疗、体育、娱乐方面的应用 树脂基复合材料在国防、军工及航空航天领域中的应用 树脂基复合材料在农、林、牧、渔及食品业中的应用 第一节第一节 概述概述（三）（三）树脂基复合材料在各行业中的应用实例应用实例应用实例应用实例：交通：交通：客车、货车、冷藏车、贮罐车各种配件；客车、货车、冷藏车、贮罐车各种配件；能源：能源：风力发电机叶片；风力发电机叶片；建筑：建筑：建筑的外墙板、透明波形板、半透明夹层结构板、等主要用于工业厂房、农业温室建筑的外墙板、透明波形板、半透明夹层结构板、等主要用于工业厂房、农业温室 及大型公用建筑的天窗、屋顶采光等及大型公用建筑的天窗、屋顶采光等 化工：化工：废水处理系统的管道、盐酸等化工材料的储存、运输废水处理系统的管道、盐酸等化工材料的储存、运输工程机械：起重机械、运输机械、工程机械等；工程机械：起重机械、运输机械、工程机械等；机械电器：绝缘仪器仪表、电机及各种电器中的附件机械电器：绝缘仪器仪表、电机及各种电器中的附件；电子工业：通讯收发设备、雷达罩；印刷线路板，电子工业：通讯收发设备、雷达罩；印刷线路板，绝缘板等绝缘板等医疗器械：复合材料牙齿，骨骼及用于创伤外科的呼吸器、支架、假肢等医疗器材医疗器械：复合材料牙齿，骨骼及用于创伤外科的呼吸器、支架、假肢等医疗器材国防军工：反坦克导弹的战斗部壳体、发动机壳体以及火箭弹的喷管等；飞机部件国防军工：反坦克导弹的战斗部壳体、发动机壳体以及火箭弹的喷管等；飞机部件 航空航天：地面雷达罩、机载雷达罩、舰载雷达罩以及车载雷达罩等；人造卫星、太空站和天地航空航天：地面雷达罩、机载雷达罩、舰载雷达罩以及车载雷达罩等；人造卫星、太空站和天地 往返运输系统等方面往返运输系统等方面运动、游乐设施：皮艇、赛艇、滑艇、帆船、帆板、冲浪板等运动器材；游乐车、游乐运动、游乐设施：皮艇、赛艇、滑艇、帆船、帆板、冲浪板等运动器材；游乐车、游乐 船、水船、水 上滑梯、速滑车、碰碰车、儿童滑梯游乐设施上滑梯、速滑车、碰碰车、儿童滑梯游乐设施 第二节第二节 材料组成材料组成 （一）材料组成（一）材料组成 1.基体材料不饱和聚酯树脂环氧树脂酚醛树脂其它热固性树脂聚氨酯树脂热塑性树脂高性能树脂 2.增强材料玻璃纤维碳纤维芳纶纤维超高分子量聚乙烯纤维 3.添加剂偶联剂不饱和聚酯树脂的引发剂和促进剂阻聚剂与缓聚剂增韧剂与稀释剂环氧树脂固化剂抗氧剂光稳定剂热稳定剂填料脱模剂着色剂与触变剂阻燃剂 第二节第二节 材料组成材料组成 （二）现行手糊及喷射成型工艺所使用主要的材料（二）现行手糊及喷射成型工艺所使用主要的材料 1.基体材料 不饱和聚酯树脂（属于热固性树脂）2.增强材料 玻璃纤维（玻璃纤维短切毡、方格布、喷射纱）3.添加剂 不饱和聚酯树脂的引发剂（也叫固化剂）和促进剂（两者不能靠近、混合）（两者不能靠近、混合）（两者不能靠近、混合）（两者不能靠近、混合）填料 脱模剂 第三节第三节 成型工艺成型工艺 （一）成型工艺分类 1.接触低压成型工艺接触低压成型工艺 手糊成型工艺 喷射成型工艺 树脂传递模塑成型（RTM）袋压法、热压罐法、液压釜法和热膨胀塑法成型 2.夹层结构制造技术夹层结构制造技术 蜂窝夹层结构制造技术 泡沫塑料夹层结构制造技术 3.模压成型工艺模压成型工艺 SMC、BMC、HMC、XMC、TMC及ZMC生产技术 制品压制工艺 4.层压及卷管成型工艺层压及卷管成型工艺 5.缠绕成型工艺缠绕成型工艺 6.连续成型工艺连续成型工艺 拉挤成型工艺 连续缠管工艺 连续制板工艺 7.热塑性复合材料成型工艺及热塑性复合材料成型工艺及其它成型工艺其它成型工艺 第三节第三节 成型工艺成型工艺 （二）现行大中型客车配件成型工艺分类 由于现行汽车市场产品更新换代的不断加快，新产品开发的速度也由于现行汽车市场产品更新换代的不断加快，新产品开发的速度也 在不断在不断 加快，从模具制作成本特别是模具开发周期及等方面综合考虑，目前，国内的加快，从模具制作成本特别是模具开发周期及等方面综合考虑，目前，国内的 玻璃钢汽车配件的成型工艺基本为玻璃钢汽车配件的成型工艺基本为接触低压成型工艺接触低压成型工艺（在中国占75%），即：手糊成型工艺 喷射成型工艺（在整个接触低压成型工艺中占16%左右）（苏州富丽达汽车配件有限公司于（苏州富丽达汽车配件有限公司于2005年年5月份开始在前后保险杠、轮翼月份开始在前后保险杠、轮翼 板、行李仓门等汽车配件制品上实施该项工艺，板、行李仓门等汽车配件制品上实施该项工艺，2006年，公司再次加大投入，年，公司再次加大投入，引进设备，截止于引进设备，截止于3月月1日，公司所有产品全部实现喷射成型工艺）日，公司所有产品全部实现喷射成型工艺）成型工艺过程：喷射成型是手糊成型工艺的发展，故此，其成型工艺过程 基本一致，流程如下：第三节第三节 成型工艺成型工艺 （二）现行大中型客车配件成型工艺分类 1.工艺流程：工艺流程：产品烘烤产品烘烤模具准备模具准备喷涂胶衣喷涂胶衣产品糊制产品糊制（辊压气泡）（辊压气泡）产品固化削边产品固化削边产品脱模产品脱模胶衣固化胶衣固化配料配料剪布剪布骨架预埋及糊制骨架预埋及糊制 产品后序装配产品后序装配制作制作纤维喷射纤维喷射产品送检入库产品送检入库 第三节第三节 成型工艺成型工艺 （二）现行大中型客车配件成型工艺分类 1.工艺流程示意图：工艺流程示意图：第三节第三节 成型工艺成型工艺 （二）现行大中型客车配件成型工艺分类 1.工艺流程示意图：工艺流程示意图：第三节第三节 成型工艺成型工艺 （二）现行大中型客车配件成型工艺分类 1.工艺流程示意图：工艺流程示意图：第三节第三节 成型工艺成型工艺 （二）现行大中型客车配件成型工艺分类 1.工艺流程示意图：工艺流程示意图：第三节第三节 成型工艺成型工艺 （二）现行大中型客车配件成型工艺分类 1.工艺流程示意图：工艺流程示意图：第三节第三节 成型工艺成型工艺 （二）现行大中型客车配件成型工艺分类 1.工艺流程示意图：工艺流程示意图：第三节第三节 成型工艺成型工艺 （二）现行大中型客车配件成型工艺分类 2.喷射成型与手糊成型的工艺先进性比较：喷射成型与手糊成型的工艺先进性比较：喷射成型技术是手糊成型的改进，半机械化程度。喷射成型技术在复合材料成型工艺中 所占比例较大，如美国占9.1%，西欧占11.3%，日本占21%。国内占7.3%，目前国内用的 喷射成型机主要是从美国进口。喷射成型工艺原理及优缺点喷射成型工艺原理及优缺点 原理：喷射成型工艺是将固化剂和混有促进剂的两种聚酯树脂分别从喷枪两侧喷出，同时将玻纤粗纱切断，由喷枪中心喷出，使其与树脂均匀混合，喷到模具上，当沉积到一定 厚度时，用辊轮压实，使纤维浸透树脂，排除气泡，固化后成制品。喷射成型的优点：生产效率比手糊的高；产品整体性好，无接缝，层间剪切强度高；产品整体性好，无接缝，层间剪切强度高；产品尺寸、形状不受限制；材料的可控性及稳定性高（特别是材料的配比，不受人为因素的限制）材料的可控性及稳定性高（特别是材料的配比，不受人为因素的限制）产品外观表面质量较高产品外观表面质量较高 喷射成型的缺点为：产品与手糊成型一样，依然只能做到单面光滑；对生产环境的排风除尘要求较高 第三节第三节 成型工艺成型工艺 （二）现行大中型客车配件成型工艺分类 3.骨架于模具整体成型工艺的实施：骨架于模具整体成型工艺的实施：目前，国内大多数玻璃钢整体前后围配件的生产为“玻璃钢蒙皮与前后围骨架铆接”工 艺，该工艺存在较大的弊端：.受骨架焊接变形等外形尺寸的不稳定影响，同时存在骨架外形检测手段较为困难的因 素，整体前后围的外形尺寸精度难以把握；.由于大部分接触部位采用铆接，导致骨架与蒙皮的粘接强度比较不理想；.为预防铆接部位铆钉孔脱落，必须在铆钉周边重新糊制玻璃钢，补腻子，影响整体外观 质量 为解决以上问题，富丽达于2005年始，将生产使用的前后模具进行翻新，在确保模具尺 寸相对稳定的前提下同时提高模具的钢度，并于7月下旬始，所有车型产品全部采用“骨架于 模具整体成型工艺”制作。该工艺的实施，由于骨架必须进入模具进行糊制，即有相对稳定的模具外形作为骨架的 检验工具，使产品外形尺寸精度有所提高；同时，骨架在模具整体成型过程中，接触部位基 本可以采用玻璃钢糊制，使强度及整体性更强。但是，由于龙门框骨架部位涉及到与车身总拼的焊接，不能将龙门框骨架与前后围蒙皮 进行整体包覆，导致前后围龙门框部位依然采用铆接方式，之后还得进行玻璃钢糊制及修 补。故此，外观质量相对来说，还是较为不理想；同时，采用该工艺较难实施二次烘烤，导 致产品进入贵司制三部烤漆后，前后立柱容易再次出现气泡。第三节第三节 成型工艺成型工艺 （二）现行大中型客车配件成型工艺分类 4.骨架于模具整体成型局部粘胶工艺的实施骨架于模具整体成型局部粘胶工艺的实施：为解决“骨架于模具整体成型工艺”中 外观质量不理想；同时产品进入贵司 制三部烤漆后，前后立柱容易再次出现气泡的问题。富丽达拟决定于2006年在 现有工艺基础上在成型过程中增加进行局部（即前后围龙门框骨架上）粘胶工 艺，所有原糊制部位不变，这样，用前后围龙门框骨架与蒙皮粘胶来取代铆 接。国外一些大客车生产厂家,已经开始用粘接的方法将玻璃钢结构件连接到 车身上。由于粘接将玻璃钢件所受的应力平均分布于粘接面上,从而也避免了铆 接所产生的应力变形和开裂。因此,在玻璃钢件与车身的连接方式上,粘接工艺 正在取代传统的铆接工艺。据现有统计分析，国外的通用汽车、福特、戴姆勒克莱斯勒等在引擎罩、提升门、阻流板、后备箱盖上均有采用该工艺。（我们最直观的还可以从斯堪尼 亚大巴上看到该工艺的实施）从2005下半年始我司开始逐步探索并结合贵司制二部曾进行的实验来看，基本认为工艺上的实施不存在大的困难，通过与贵司技术中心、工艺部的勾 通，该工艺已在进行小批量 试制阶段，争取能在6月份全部实施。第四节第四节 玻璃钢制品相关质量分析玻璃钢制品相关质量分析n场地要求清洁、干燥、通风良好；n空气温度应保持在1535之间，最好控最好控最好控最好控制在制在制在制在2525度左右度左右度左右度左右；n相对湿度保持在75%以下，最好在最好在最好在最好在40%-40%-60%60%之间之间之间之间 第四节第四节 玻璃钢制品相关质量分析玻璃钢制品相关质量分析原因分析：1.产品胶衣厚度太薄（0.4-0.6mm）2.湿度太大3.温度较低4.固化剂量不足5.凝胶时间太长6.固化不充分开始糊制 第四节第四节 玻璃钢制品相关质量分析玻璃钢制品相关质量分析原因分析：1.脱模过程中、或产品背面受力冲击2.胶衣喷涂太厚3.产品固化不充分而脱模4.模具表面有裂纹5.工艺死角积层过厚或树脂含量过高 第四节第四节 玻璃钢制品相关质量分析玻璃钢制品相关质量分析原因分析：1.胶衣未固化就进行糊制2.产品未固化充分进行脱模3.胶衣喷涂太薄4.积层纤维布太粗 第四节第四节 玻璃钢制品相关质量分析玻璃钢制品相关质量分析原因分析：1.产品糊制时滴有固化剂或丙酮、水等其他物质2.积层纤维浸润不透或纤维含有水分3.操作环境湿度太大4.糊制时辊压气泡不到位 第四节第四节 玻璃钢制品相关质量分析玻璃钢制品相关质量分析原因分析：1.产品糊制时滴有固化剂或局部固化剂搅拌不均匀而过量2.积层纤维浸润不透或纤维局部含有水分太多3.操作环境湿度太大4.糊制时大面积气泡辊压不到位 第四节第四节 玻璃钢制品相关质量分析玻璃钢制品相关质量分析原因分析：1.产品积层厚度局部太厚2.产品含胶量太高3.材料韧性低4.工艺死角积层过厚或树脂含量过高 第四节第四节 玻璃钢制品相关质量分析玻璃钢制品相关质量分析 原因分析：该系列问题，不是玻璃钢制品本身的问题，一般是由其结构件（钢骨架）焊接、运输等变形引起的相关装配尺寸问题，当然，也有可能是模具本身的配合甚或设计结构局部不符合玻璃钢制品工艺操作等原因所致。故此，对于该系列问题基本只能采取具体问题具体分析来解决该系列问题。1.风档变形；2.前后大灯装配尺寸不吻合、不稳定；3.前后保险杠配合不稳定4.其他一系列问题 第四节第四节 玻璃钢制品相关质量分析玻璃钢制品相关质量分析 小结：1.首先，玻璃钢制品质量问题主要受生产 环境影响较大，特别是操作温度；湿度 2.其次，玻璃钢制品质量问题主要受操作 人员的劳动技能影响较大；3.对于与结构件相关的尺寸质量问题，一 般是由其结构件引起的相关装配尺寸变 化问题，当然，也有可能是制品本身收 缩变形所致。故此，对于该系列问题我 们必须在产品设计时就应该考虑结构、强度等方面问题。例如：前风档变形原因可能有：1.模具本身与风档检具有偏差；2.骨架运输或碰撞变形导致蒙皮随着变；3.前围骨架对角线偏差；车身骨架总拼后回 到正常状态；4.或者前围骨架对角线无偏差，但总拼时车 身两大片对角产生偏差，由对往错方向走5.前围骨架左右后立柱不在一个平面6.前围驾驶区地板骨架平面不平；谢谢大家！谢谢大家！