纏繞項(xiàng)目(項(xiàng)目二)

1、玻璃鋼制品拉擠及纏繞成型課程任務(wù)報(bào)告書(shū)項(xiàng)目一生產(chǎn)玻璃鋼纏繞制品復(fù)材141 第 組 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人： 項(xiàng)目組成員：起止時(shí)間 ：2016.3.21-2016.4.19 指導(dǎo)老師 ：任冬燕綿陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院材料工程系 2015-2016 學(xué)年第 2學(xué)期玻璃鋼制品拉擠及纏繞成型課程任務(wù)書(shū)班級(jí) 復(fù)材141 部門(mén)（組） 第 組 任務(wù) 項(xiàng)目二 項(xiàng)目二 生產(chǎn)玻璃鋼纏繞制品 引導(dǎo)：學(xué)習(xí)了玻璃鋼制品纏繞成型之后，如果你是車(chē)間里的一名工人，該怎樣利用這些原材料和設(shè)備，生產(chǎn)出纏繞制品？ 纏繞一個(gè)容量為60L的CNG氣瓶。一、項(xiàng)目主要目的：培養(yǎng)學(xué)生全面掌握玻璃鋼纏繞制品的生產(chǎn)技術(shù)，學(xué)會(huì)熟練操作玻璃鋼纏繞設(shè)備操作，以及簡(jiǎn)單的玻

2、璃鋼設(shè)備知識(shí)。掌握整個(gè)玻璃鋼纏繞生產(chǎn)工藝流程，并且對(duì)纏繞制品有一定的見(jiàn)解。提高學(xué)生生產(chǎn)玻璃鋼纏繞制品的水平。二、項(xiàng)目主要內(nèi)容：在項(xiàng)目一原料選擇的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)一個(gè)玻璃鋼纏繞制品，選擇該產(chǎn)品工藝及設(shè)備，并動(dòng)手實(shí)際操作。（1）在項(xiàng)目一的基礎(chǔ)上，查閱文獻(xiàn)，確定各種原材料的用量比例；（2）查閱文獻(xiàn)，確定纏繞工藝流程；（3）查閱文獻(xiàn)，確定纏繞所需設(shè)備；（4）查閱文獻(xiàn)，完成制品的制作過(guò)程。三、項(xiàng)目實(shí)施要求：（1）任務(wù)完成所用時(shí)間包括課堂和課后時(shí)間，形成書(shū)面文件；每個(gè)成員必須積極參與項(xiàng)目任務(wù)的實(shí)施，每人收集一份自己的原始資料，教師檢查每個(gè)人的原始資料，作為你參與方案的佐證，根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)完成情況，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人組織

3、成員合理地互評(píng)成績(jī)；（2）項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃書(shū)可以按老師給的思路，也可以按要求各組制定新的項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃書(shū)，最后小組成員在一起討論做出統(tǒng)一方案，做出項(xiàng)目實(shí)施部分；（3）項(xiàng)目評(píng)價(jià)時(shí)，項(xiàng)目組提交一份打印出來(lái)的*項(xiàng)目報(bào)告書(shū)；電子文檔；答辯驗(yàn)收用的PPT材料，一共三樣資料。報(bào)告書(shū)內(nèi)容包括封面、任務(wù)書(shū)、正文、總結(jié)（收獲體會(huì)）、參考文獻(xiàn)。任務(wù)報(bào)告統(tǒng)一用A4紙打印，版面邊距上空2.5cm，下空2cm，左空2.5cm，右空2cm；正文用宋體小四號(hào)字；頁(yè)碼底端居中，小五號(hào)字；行間距：固定值19磅。（4）每組答辯時(shí)間不低于10min，不超過(guò)20min，包括其他同學(xué)提問(wèn)時(shí)間。（5）項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃書(shū)可按老師給的思路，也可以按要

4、求各組制定新的項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃書(shū)。纏繞一個(gè)容量為60L的CNG氣瓶。任務(wù)一：氣瓶介紹及全復(fù)合材料的CNG氣瓶介紹。1.1氣瓶；廣義的氣瓶應(yīng)包括不同壓力、不同容積、不同結(jié)構(gòu)形式和不同材料用以貯運(yùn)永久氣體，液化氣體和溶解氣體的一次性或可重復(fù)充氣的移動(dòng)式的壓力容器。1.1.1分類(lèi)結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上分類(lèi)有無(wú)縫氣瓶和焊接氣瓶；從材質(zhì)上分類(lèi)有鋼質(zhì)氣瓶（含不銹鋼氣瓶），鋁合金氣瓶，復(fù)合氣瓶、其他材質(zhì)氣瓶，從充裝介質(zhì)上分類(lèi)為永久性氣體氣瓶，液化氣體氣瓶，溶解乙炔氣瓶；從公稱(chēng)工作壓力和水壓試驗(yàn)壓力上分類(lèi)有高壓氣瓶、低壓氣瓶。容積公稱(chēng)容積不大于1000L，用于盛裝壓縮氣體的可重復(fù)充氣而無(wú)絕熱裝置的移動(dòng)式壓力容器。常用的有氧

5、氣瓶、乙炔瓶等。車(chē)載天然氣瓶。一般容積在50-140升，壓力20MPa，外徑325mm?，F(xiàn)在有兩種一種全鋼瓶，一種環(huán)向全纏繞；纏繞瓶屬于新技術(shù)，安全性更高，重量輕，纏繞層材料是玻璃纖維.1.2氣瓶技術(shù)要求  1）制造標(biāo)準(zhǔn)：ISO11439:2000 CNG-1  2）使用溫度：-4065  3）充裝介質(zhì)：壓縮天然氣 （符合GB18047-2000）  4）材質(zhì)：30CrMo  5）最大工作壓力（在15氣溫時(shí)）：200 bar  6) 在

6、任何情況下，充裝壓力不得超過(guò)260bar  7)  水壓試驗(yàn)壓力：300bar  8) 最大爆破壓力：500 bar 9） 使用壽命：15年或充裝15000次 1.2全復(fù)合材料的CNG氣瓶1.2.1項(xiàng)目背景分析 1.環(huán)境保護(hù)和石油能源緊缺隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)快速發(fā)展，環(huán)境污染與能源緊缺這兩個(gè)重要的問(wèn)題將愈顯嚴(yán)峻。解決這些問(wèn)題的有效途徑是： （1）采取政策與技術(shù)措施大幅度節(jié)約燃料消耗； （2）開(kāi)發(fā)應(yīng)用各種清潔替代燃料。2.天然氣儲(chǔ)藏豐富3.天然氣用作汽車(chē)燃料優(yōu)點(diǎn) 天然氣用作汽車(chē)燃料

7、具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1） 有較好的社會(huì)效益。（2)有利于緩解能源安全(3) 有較高的經(jīng)濟(jì)效益。（4） 可延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。（5） 燃?xì)馄?chē)保有量的增加及使用率的提高極大的增加了汽車(chē)能源消耗的替代效益。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2004年度19個(gè)重點(diǎn)推廣應(yīng)用城市(地區(qū))的加氣站累計(jì)出售LPG34.8萬(wàn)噸，CNG9.4億立方米，替代燃油達(dá)116萬(wàn)噸，能源替代效益逐步顯現(xiàn)。1.2.2CNG氣瓶使用要求 CNG氣瓶的使用條件在CNG容器的標(biāo)準(zhǔn)中都有明確規(guī)定：CNG氣瓶使用壽命不超過(guò)20年；CNG氣瓶的工作壓力：車(chē)用氣瓶為20MPa，站用瓶為25MPa。設(shè)計(jì)安全系數(shù)為2.253.0。其設(shè)計(jì)的使用溫度為15。由于

8、環(huán)境溫度的變化，當(dāng)溫度升高時(shí)，允許其工作壓力達(dá)到125%；氣體壓力循環(huán)的最大數(shù)目為7501000次/年。汽車(chē)運(yùn)行時(shí)的外部環(huán)境溫度可在-40+82之間變化，容器內(nèi)所包含的氣體溫度不超過(guò)57。 按NGV的要求，壓縮天然氣的雜質(zhì)和其它有害氣體含量的規(guī)定為：H2S和硫化物的分壓最大為344.5Pa，或者H2S的含量小于20Ppm，不合有甲醇；水蒸氣含量為：在車(chē)輛工作的特定的地理位置，壓縮天然氣的氣體壓力下，燃料罐內(nèi)無(wú)水蒸氣冷凝發(fā)生。美國(guó)消防協(xié)會(huì)規(guī)定，在站用瓶的儲(chǔ)氣條件下，水蒸氣含量為16mg/m3（15，15MPa），并規(guī)定CO2的分壓為0.048MPa。1.2.3復(fù)合材料CNG氣瓶?jī)?yōu)勢(shì)介紹

9、 由于CNG汽車(chē)的逐漸推廣，CNG氣瓶將具有十分廣闊的前景。CNG氣瓶可用合金鋼瓶，也可以是復(fù)合材料氣瓶。CNG復(fù)合材料氣瓶是在金屬或塑料內(nèi)襯外纏繞纖維增強(qiáng)樹(shù)脂。按結(jié)構(gòu)形式可以分為全纏繞、環(huán)纏繞；按內(nèi)膽材料可分為塑料內(nèi)膽、鋁合金內(nèi)膽和鈦                 合金內(nèi)膽、不銹鋼內(nèi)膽；按內(nèi)膽壁厚分為承載內(nèi)膽和非承載內(nèi)膽；按幾何形狀分為柱形和、球形。 1.2.4與鋼瓶相比，玻璃鋼/復(fù)合材料氣瓶具有以下優(yōu)

10、點(diǎn)： （1）比強(qiáng)度高 復(fù)合材料（玻璃鋼）比強(qiáng)度為鋼的4倍，而比模量?jī)H比鋼低22%；比強(qiáng)度為鋁的3倍，比模量?jī)H比鋁低19%?？梢?jiàn)用玻璃鋼制作CNG氣瓶重量將大幅下降。若采用薄鋁內(nèi)襯，外以玻璃纖維或碳纖維浸漬環(huán)氧樹(shù)脂后纏繞，其瓶重比繞鋼絲者輕40%；比繞鋁絲者輕10%。因此采用復(fù)合材料CNG氣瓶可以提高汽車(chē)的有效載荷，增加行駛速度。 （2）破損安全性好 玻璃鋼重采用大量纖維增強(qiáng)，每平方厘米上的纖維多達(dá)幾千幾萬(wàn)根。從力學(xué)觀(guān)點(diǎn)上看，是典型的靜不定體系。當(dāng)玻璃鋼氣瓶超載并發(fā)生少量纖維斷裂時(shí)，其載荷會(huì)迅速重新分配在未破壞的纖維上，這在短期乃至相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)不致使氣瓶

11、喪失承載能力。 （3）減震性好 復(fù)合材料中纖維與樹(shù)脂基體界面具有吸震能力，震動(dòng)阻尼甚高，抗聲振疲勞性亦佳。 任務(wù)二：由容積確定長(zhǎng)寬高及封頭的大致尺寸。2.1CNG-2氣瓶主要由nu制內(nèi)膽和纖維纏繞層構(gòu)成。根據(jù)實(shí)際氣瓶的尺寸（筒體長(zhǎng)度  458LSLmm=；內(nèi)膽外徑 0356LDmm=; 兩端接嘴外徑 042dmm=； 內(nèi)膽筒體壁厚為5.3mm )任務(wù)三：氣瓶選擇的原材料。 3.1主要原材料：環(huán)氧樹(shù)脂、酸酐固化劑、氣瓶?jī)?nèi)膽是采用路合金，纏繞層采用的是環(huán)氧樹(shù)脂,E玻璃纖維.3.1.1環(huán)氧樹(shù)

12、脂環(huán)氧樹(shù)脂是泛指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)化合物，除個(gè)別外，它們的相對(duì)分子質(zhì)量都不高。環(huán)氧樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)是以分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)為其特征，環(huán)氧基團(tuán)可以位于分子鏈的末端、中間或成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由于分子結(jié)構(gòu)中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)，使它們可與多種類(lèi)型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而形成不溶的具有三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物。凡分子結(jié)構(gòu)中含有環(huán)氧基團(tuán)的高分子化合物統(tǒng)稱(chēng)為環(huán)氧樹(shù)脂。固化后的環(huán)氧樹(shù)脂具有良好的物理、化學(xué)性能，它對(duì)金屬和非金屬材料的表面具有優(yōu)異的粘接強(qiáng)度，介電性能良好，變形收縮率小，制品尺寸穩(wěn)定性好，硬度高，柔韌性較好，對(duì)堿及大部分溶劑穩(wěn)定環(huán)氧樹(shù)脂的分類(lèi)目前尚未統(tǒng)一，一般按照強(qiáng)度、耐熱等級(jí)以及特性

13、分類(lèi)，環(huán)氧樹(shù)脂的主要品種有16種，包括通用膠、結(jié)構(gòu)膠、耐高溫膠、耐低溫膠、水中及潮濕面用膠、導(dǎo)電膠、光學(xué)膠、點(diǎn)焊膠、環(huán)氧樹(shù)脂膠膜、發(fā)泡膠、應(yīng)變膠、軟質(zhì)材料粘接膠、密封膠、特種膠、潛伏性固化膠、土木建筑膠16種。3.1.2E玻璃纖維無(wú)堿玻璃纖維 ，E玻璃纖維，堿金屬氧化物含量低的玻璃纖維。無(wú)堿玻璃纖維R2O含量小于0.8%，是一種鋁硼硅酸鹽成分。它的化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性能、強(qiáng)度都很好。主要用作電絕緣材料、玻璃鋼的增強(qiáng)材料和輪胎簾子線(xiàn)。分類(lèi)玻璃纖維按形態(tài)和長(zhǎng)度，可分為連續(xù)纖維、定長(zhǎng)纖維和玻璃棉；按玻璃成分，可分為無(wú)堿、耐化學(xué)、高堿、中堿、高強(qiáng)度、高彈性模量和抗堿玻璃纖維等。3.2復(fù)合材料氣瓶的制造

14、 3.2.1制造概況（1）復(fù)合氣瓶?jī)?nèi)襯內(nèi)壁直接與介質(zhì)接觸，它的主要作用是氣密、防腐、耐溫和耐壓；因此要求內(nèi)襯材料具有良好的氣密性、耐腐蝕性、耐溫和高強(qiáng)度、高韌性等特點(diǎn). 常用的內(nèi)襯材料有鋁 和塑料2種. （2）纖維纏繞增強(qiáng)復(fù)合材料層的主要作用是保證氣瓶在受力的情況下，具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性.  (3)復(fù)合材料氣瓶的纖維增強(qiáng)層主要的作用是承受壓力，所以纖維層對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能有很大的影響. 在制造復(fù)合材料氣瓶時(shí)纖維增強(qiáng)層主要考慮的因素有氣瓶的纏繞張力、鋪層順序、纏繞角度、纏繞厚度、纖維纏繞的線(xiàn)型等.(4)玻璃纖維均采用

15、對(duì)稱(chēng)的方式纏繞，纏繞的角度分為±75°、±60°、±55°、±45°，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)纏繞角度為±55°時(shí)，爆破的壓力最大，為10.2 MPa. 目前基本的纖維纏繞線(xiàn)型有：環(huán)向纏繞、縱向纏繞和螺旋纏繞3種. 環(huán)向纏繞是沿容器圓周方向進(jìn)行纏繞，只能在筒身段進(jìn)行，纖維纏繞的角度通常在85°90°之間，纏繞工藝簡(jiǎn)單. 縱向纏繞的纖維軌跡是一條單圓平面封閉曲線(xiàn)，纏繞角度較小，多用于粗短容器.任務(wù)四：內(nèi)膽的作用及類(lèi)型。3.3任務(wù)五：氣瓶的制備過(guò)程

16、。3.4金屬旋壓成型技術(shù)旋壓技術(shù)，也叫金屬旋壓成形技術(shù)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)使之受力點(diǎn)由點(diǎn)到線(xiàn)由線(xiàn)到面，同時(shí)在某個(gè)方向給予一定的壓力使金屬材料沿著這一方向變形和流動(dòng)而成型某一形狀的技術(shù)。這里，金屬材料必須具有塑性變形或流動(dòng)性能，旋壓成形不等同塑性變形，它是集塑性變形和流動(dòng)變形的復(fù)雜過(guò)程，特別需要指出的是，我們所說(shuō)的旋壓成形技術(shù)不是單一的強(qiáng)力旋壓和普通旋壓，它是兩者的結(jié)合；強(qiáng)力旋壓用于各種筒、錐體異形體的旋壓成型殼體的加工技術(shù)，是一種比較老的成熟的方法和工藝，也叫滾壓法。基本原理金屬旋壓技術(shù)的基本原理相似于古代的制陶生產(chǎn)技術(shù)。旋壓成型的零件一般為回轉(zhuǎn)體筒形件或碟形件，旋壓件毛坯通常為厚壁筒形件或圓形板料。旋

17、壓機(jī)的原理與結(jié)構(gòu)類(lèi)似于金屬切削車(chē)床。在車(chē)床大拖板的位置，設(shè)計(jì)成帶有有軸向運(yùn)動(dòng)動(dòng)力的旋輪架，固定在旋輪架上的旋輪可作徑向移動(dòng)；與主軸同軸聯(lián)接的是一芯模(軸)，旋壓毛坯套在芯模(軸)上；旋輪通過(guò)與套在芯模(軸)上的毛坯接觸產(chǎn)生的摩擦力反向被動(dòng)旋轉(zhuǎn)；與此同時(shí)，旋輪架在軸向大推力油缸的作用下，作軸向運(yùn)動(dòng)。旋輪架在軸向、旋輪在徑向力的共同作用下，對(duì)坯料表面實(shí)施逐點(diǎn)連續(xù)塑性變形。技術(shù)工藝旋壓成型有普通旋壓和強(qiáng)力旋壓成型兩種。不改變坯料厚度，只改變坯料形狀的旋壓叫普通旋壓成型；即改變坯料厚度,又改變坯料形狀的旋壓叫強(qiáng)力旋壓成型。強(qiáng)力旋壓成型所需要的旋壓力較大,旋壓機(jī)的結(jié)構(gòu)一般也較復(fù)雜。強(qiáng)力旋壓成型又依旋輪移動(dòng)的方向與金屬流動(dòng)的方向，分為正旋和反旋。旋輪移動(dòng)的方向與金屬流動(dòng)的方向相同，叫正旋；反之，稱(chēng)為反旋。同一種材料，反旋成型所需的旋壓力較大。采用哪種旋壓方式成型,要依據(jù)零件的形狀和工藝要求確定。旋壓機(jī)的選型由旋壓工藝及多種成型工藝條件要求確定。旋壓機(jī)分強(qiáng)力旋壓機(jī)和普通旋壓機(jī)二大類(lèi)型。強(qiáng)力旋壓機(jī)又分雙旋輪和三旋輪。還有用于特殊零件旋壓的旋壓機(jī)，如熱旋壓機(jī)、鋼球旋壓機(jī)等。旋壓帶輪一般有三種基本形式：折疊式帶輪、劈開(kāi)式帶輪和滾壓式多V型帶輪(也稱(chēng)多楔帶輪) 。旋壓帶輪與鑄鐵皮帶輪相比的優(yōu)點(diǎn)是采用旋壓工藝制成的(無(wú)屑加工)，結(jié)構(gòu)輕、省材料，因而轉(zhuǎn)