連續(xù)纖維增強(qiáng)玻璃鋼球閥研究
1 概述
長(zhǎng)期以來(lái),在化工
2 分析
目前國(guó)內(nèi)玻璃鋼球閥所用材料的基體樹(shù)脂大多采用改性酚醛樹(shù)脂
3 球閥材料選用
目前國(guó)內(nèi)用于制造閥門(mén)的玻璃鋼基體材料主要以環(huán)氧和酚醛兩類(lèi)樹(shù)脂(包括其改性品種
本文介紹的球閥用玻璃鋼是采用連續(xù)玻璃纖維布作增強(qiáng)體,用乙烯基醋樹(shù)脂(vinyl Ester Resins)作為基體材料的復(fù)合材料
。連續(xù)玻璃纖維布增強(qiáng)的玻璃鋼具有抗沖擊強(qiáng)度好,蠕變小,耐熱性好,成型收縮小等優(yōu)點(diǎn)。與玻璃鋼管道應(yīng)用條件相類(lèi)似,乙烯基樹(shù)脂的耐溫、耐腐蝕和加工性能好,常應(yīng)用于化工設(shè)備的防腐保護(hù)。而采用連續(xù)玻璃纖維布取代傳統(tǒng)的短切纖維作為增強(qiáng)材料可以大大提高玻璃鋼中玻璃纖維的百分含量和增強(qiáng)效果。玻璃纖維是玻璃鋼的主要承力部分,玻璃纖維含量的提高將意味著玻璃鋼整體力學(xué)性能的提升。4 材料力學(xué)性能試驗(yàn)
4.1 試驗(yàn)材料
試驗(yàn)用材料即復(fù)合材料厚板材由連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)乙烯基樹(shù)脂制成
,纖維結(jié)構(gòu)形式與成型工藝過(guò)程與新型玻璃鋼球閥制作所采用的連續(xù)增強(qiáng)纖維結(jié)構(gòu)和成型工藝條件一致,纖維含量也相同。為了便于試驗(yàn)確定面外(層間)加載條件下復(fù)合材料的性能,制作的原材料板材厚度為60mm。4.2 試驗(yàn)過(guò)程
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗(yàn)用試樣的尺寸,制作了組(每組5個(gè))試樣
將試樣固定在CSS電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上
(l)拉伸試驗(yàn)
試驗(yàn)加載速度為1mm/min
(2)壓縮試驗(yàn)
試驗(yàn)加載速度為0.5mm/min
,同時(shí)記錄相應(yīng)的位移一載荷曲線(xiàn)。壓縮試驗(yàn)加力端是一直徑為80mm的圓柱體,試樣置于圓柱體的中心,通過(guò)試驗(yàn)機(jī)橫梁的上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣加力。將記錄的載荷一變形曲線(xiàn)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線(xiàn)后,得到復(fù)合材料的壓縮彈性模量和壓縮強(qiáng)度。(3)彎曲試驗(yàn)
試驗(yàn)加載速度為1mm/min
,試樣作為層合梁,進(jìn)行橫向三點(diǎn)彎曲試驗(yàn),同時(shí)記錄相應(yīng)的中心位移一載荷曲線(xiàn)。通過(guò)計(jì)算將記錄的載荷一變形曲線(xiàn)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線(xiàn),得到復(fù)合材料的彎曲彈性模量和彎曲強(qiáng)度。(4)剪切試驗(yàn)
加載速度為0.5mm/min
,同時(shí)記錄相應(yīng)的位移一載荷曲線(xiàn)。通過(guò)計(jì)算將記錄的載荷一變形曲線(xiàn)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線(xiàn),得到復(fù)合材料的剪切強(qiáng)度。4.3 試驗(yàn)結(jié)果
從試驗(yàn)測(cè)得的連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的面內(nèi)材料性能結(jié)果平均值可以看出,采用連續(xù)纖維增強(qiáng)的玻璃鋼的力學(xué)性能較用短切纖維增強(qiáng)的玻璃鋼有顯著的提升
,面內(nèi)拉伸強(qiáng)度與短切纖維增強(qiáng)玻璃鋼拉伸強(qiáng)度相比,提高兩倍之多。這是由于作為玻璃鋼增強(qiáng)材料的纖維是玻璃鋼的主要承力部分,采用連續(xù)纖維增強(qiáng)以后,纖維的百分含量可高達(dá)70%,而短切纖維增強(qiáng)玻璃鋼的纖維含量?jī)H有40%左右。當(dāng)然,玻璃鋼的力學(xué)性能還和其他因素有關(guān),比如樹(shù)脂的種類(lèi)等。5 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)改進(jìn)玻璃鋼的材料組成和制作工藝
,提升了玻璃鋼的整體力學(xué)性能,克服了短切玻璃纖維增強(qiáng)玻璃鋼脆性大的缺點(diǎn)。經(jīng)殼體試驗(yàn),按PN6設(shè)計(jì)的玻璃鋼球閥至少可以在PN25的工況下安全使用