手糊工藝生產操作-連接方式與增強

    在手糊玻璃鋼制品中,特別是大型制品需要預埋連接件或放入各種骨架,進行局部補強,提高制品受力的能力。這些連接件或骨架均需預埋在增強層后面。
    產品上需要預埋嵌件的位置,應事先做出標記或在制作玻璃鋼模具是預留,預埋的時機和預埋方法應在制作工藝中予以說明。
    產品上需要進行局部增強的地方,在手糊成型時應考慮增強所用材料、增強辦法,增強部位與玻璃鋼的結合方法和過渡方式。
    連接件一般采用金屬制作:骨架一般可采用金屬、木材、聚氨酯泡沫塑料等材料制作。
其骨架可以是方管、角鋼,也可以是采用木方、木條,也可以采用泡沫塑料,加固件的制作應注意以下事項:
1、加固件的尺寸、形狀應按產品受力情況事先進行設計和選材,然后均勻的布置在壁板上。
2、加固件事應前需進行表面處理。如金屬面需除銹、除油;木質件要選用烘干的木材,表面無油脂、油漆或樹脂。
3、糊制前先用少量樹脂膩子將加固件粘接在玻璃鋼板的內面上。
4、金屬連接件要注意連接孔的定位,如螺孔,則應封閉固化后再打開,防止膠液進入螺孔內。
    在制品的背面糊制加強筋可以提高制品的剛度。加筋的時機取決于制品的形狀、厚度和它的用途。   
一、連接形式
    玻璃鋼材料的固定連接和裝配主要通過兩種方式。一是膠接,通過各類粘接劑或粘接劑與玻璃纖維復合的一部分與另一部分膠接在一起;二是機械加接,使用螺栓或鉚釘連接。在實際加工中可以采用膠接和機械的復合連接形式。膠接和機械連接南拳北腿,各有所長。優劣對照見表4-2,手工成型時可結合具體情況選用或混合使用。
              表4-2膠接與機械連接優劣對照表


    二、機械連接
    常用螺、鉚、梢釘等機械連接形式可見表4-3。
    機械連接一般有如下幾種破壞形式:
    1.拉劈破壞,玻璃鋼材料在連接處因拉劈破壞;
    2.擠壓破壞,因螺釘等裝配過緊將玻璃鋼壓壞;
    3.剪劈破壞,玻璃鋼因裝配不平,受剪劈力壓迫斷裂破壞;
    4.拉伸破壞,玻璃鋼拉伸力作用下破壞;
    5.螺栓拔出,造成裝配部分破裂;
    6.螺栓破壞,玻璃鋼失去連接。
    所以機械連接至少要注意如下二點。
    ①連接件的擠壓強度一般說來,和其他材料的機械連接性能類似,FRP強度與機械構件的直徑<(1)和連接件厚度(h)有密切關系,d與h的比例過大,則制品擠壓強度會有較大下降(如果d=4h,銷釘連接的玻璃鋼強度要下降30%, d>4h連接部位就要采取局部增強措施,如加筋、增厚等)。
    ②連接件的拉伸強度和剪切破壞強度機械連接時要注意邊距、端距、釘距之間的合理比例。釘距一般采用5d,即為開口直徑5倍,至少也取4d。端距、邊距(上下為邊,左右為端,即開孔與制品邊緣距離)與連接件厚度A有關,h較小,開口應與邊緣較遠一些推薦值如表4-4.
   玻璃鋼制件的機械連接形式如圖4-1所示。
    玻璃鋼崗亭、活動房屋、雷達天線等制品,一般都是分解制造,將單元件運輸到位后再用機械連接,一些形狀變化較多的制品,也可用機械連接成為整體。圖4-2為螺栓連接玻璃鋼制品的局部放大示意圖。
                  表4一4端距、邊距推薦值

    玻璃鋼制品之間,制品與金屬連接件之間的連接都要求符合配合技術要求,接觸部位.
    平整,幾何尺寸正確,對于手工成型難以達到機械加工精確程度的制品,可以采取如下措施,以保證連接裝配。
    1:裝配連接部位采用負公差;
    2.在制品的裝配部位采用模具以保證裝配部位尺寸;
    3.在玻璃鋼的零部件裝配部位留有機械加工余量,再經車、刨、銑、銼等機械加工方法使裝配尺寸符合裝配技術要求;
    4.以保證制品的尺寸符合公差要求來決定模具,使制品的連接面緊貼模具;
    5.安裝時需要整體配合,將全部單元安裝以后逐漸擰緊。
    玻璃鋼在機械連接時,還可配合木塊、金屬等材料以調節d/h比值,增加強度,圖4-3,圖4-4,圖4-5是用木

塊和金屬三角構件參與連接的玻璃鋼直角示意圖。
                      圖4-6膠接流程圖
    玻璃鋼部件膠接,總的原則是膠層受力均勻,盡量增大膠接面積,提高接頭承載能力,減少應力集中、劈裂、剝離、沖出載荷、層間剝離,以求較理想的效果。其膠接流程見圖4-6。
    1.表面處理
    膠接和連接都不僅出現在玻璃鋼材料與玻璃鋼材料之間,隨玻璃鋼制品的用途不同,也發生在玻璃鋼材料與金屬、木材、其他無機材料和有機高分子材料之間。凹凸不平,粘有油污、塵埃、水分或者表面平整卻己形成各類膠粘物質膜層的材料,都會影響膠接強度和膠接效果。在膠接以前均需進行表面加工或表面處理,針對不同方法大致有機械處理、化學處理等等,表4-5中分類介紹。
                  表4-5膠接前對材料的表面處理


    2.膠粘劑
    膠粘劑通常由如下幾種組分組成。
    (1)粘料
    主要是指合成樹脂和合成橡膠,如酚醛、環氧、聚酯、有機硅等熱固性樹脂,以及聚丙烯酸酯、聚乙烯醇縮醛等熱塑性樹脂。橡膠有丁晴橡膠、氯丁橡膠。熱固性樹脂可反應的官能團越多,交聯密度越大,產生的內聚力越強,粘接強度越大,彈性模量也較大,抗蠕變、耐溶劑、耐化學腐蝕等特性也較好。熱塑性樹脂是線型分子,只能和熱固性樹脂配合使用,利用它的粘附性、柔韌性進行改性,利用橡膠來提高沖擊、彎曲、剝離強度。用作粘料的高聚物以中等分子質量的較適合。
   (2)固化劑
    使用的固化劑及固化機理與玻璃鋼中的情況相似。
   (3)填料
    膠粘劑一般都要加入填料,來改進性能:1,可以提高內聚力,從而提高膠接強度;2、用于金屬膠接時,可降低膠層的熱膨脹系數,以防止由于受熱時膨脹收縮不一致而產生的內應力。選擇填料用量的原則是:1,保證膠有適宜的粘度;2、保證填料粒子都能被膠潤濕;3,保證能得到比較理想的膠接強度及其他膠接性能。
    對填料的要求是:1、表面活性大,如白炭黑,表面浸上一層硅烷處理劑,可提高粘接強度,鋁粉、石棉粉具有活性,在酚醛一丁氰、環氧及有機硅等膠粘劑中已獲得有效應用,石棉粉在酚醛丁氰中,使膠接性能及耐熱性顯著提高:2,所有填料都不能含結晶水,并且要千燥;3、呈中性或弱堿性為佳:4,與其他組分不起化學反應,不腐蝕被膠物;5,粉狀填料粒度要小。常用的填料有:石英粉、滑石粉、石棉粉、氧化鋁粉、瓷粉、金屬
粉及其他金屬氧化物粉。
   (4)溶劑
    用于調節溶劑型膠粘劑的粘度,以便于施工。膠粘劑若揮發速度太快,因內部溶劑來不及揮發容易產生氣泡;若揮發太慢,溶劑會殘留,影響強度。常用的溶劑是活性稀釋劑,如環氧膠粘劑中可用環氧苯基醚、環氧氯丙烷等。含有溶劑的膠粘劑,涂后應晾干一些時間,使粘度增加再膠接。粘接機理目前有吸附理論、靜電理論和擴散理論三種,其中能夠較多說明粘接機理的是吸附理論。吸附理論即分子間的作用理論,也就是說粘接力是建立在兩種分子之間的吸附上面。在有溶劑時,粘接劑靠“微布朗”運動遷移到被粘物表面上;無溶劑時,主要靠壓力或加熱使粘接劑與被粘物靠近。當膠粘劑分子與被膠物分子間的距離小于0.5mm時,分子之間便產生作用。粘附力就是這種分子間力作用的結果。
    3、膠接形式
    管道的膠接也是玻璃鋼材料膠接的重要內容。不論用何種方式生產的玻璃鋼管,其長度相對于需要輸送流體的距離都有可能顯得過短,都會需要通過某種方式將其連接起來,膠接就是管道連接的主要方法之一。管道膠接主要考慮到膠接部位因載荷不同引起的應力集中和彎曲剛性的變化,在考慮管壁厚度、管道直徑的基礎上,制定設計方案。在應用中,人們可以量體裁衣,根據需要選用機械連接或者膠接,更可以爭取左右逢源,同時采用兩種連接,發揮兩種連接的優點:做到雙保險,圖4-7和圖4-8分別是連接形式與膠接件厚度、強度關系膠接過程中纖維正確取向示意圖。對于較重要的部件和管道,應進行設計計算。圖4-9為板、管、棒連接形式示意圖。


    三、增強
    玻璃鋼材料在設計和制造過程中,因考慮到纖維鋪設方向、結構形狀、材料的線彈性與強度分散性、在應力作用下不同應變(壓縮、拉伸、扭轉),都面臨對局部進行增強的課題。
    墊板也是局部增強的一種,效果和加厚類似。墊板是面板的加強片,置高應力區,可位于夾層板內或板外。其作用是將局部高應力分散開。墊板也可與夾層板一體成形。夾層結構件的墊板和載荷集中區的加強元件的典型形式見表4-7,表4-8。
                  表4-7內墊板和外墊板