Технология непрерывной намотки стеклопластиковых труб

Получение изделий намоткой является весьма перспективным методом. Наибольшее применение он получил в авиапромышленности, ракетостроении и химической промышленности. Из стеклопластиков изготавливают корпуса ракет и ракетных двигателей, различные реакционные аппараты, емкости трубопроводы и т.д. Возможно получение крупногабаритных массивных изделий (корпуса железнодорожных цистерн).

Самой простой разновидностью метода является изготовление труб намоткой (рис. 9.11). Метод заключается в том, что стеклоткань, пропитанная связующим (феноло-формальдегидной смолой и др.), через систему направляющих роликов наматывается на вращающуюся оправку, которая располагается на двух обогреваемых валках. Сверху на наматывающуюся трубу оказывает давление прижимной валок.

По окончании намотки трубу снимают с оправки и проводят термическую обработку.

Недостатками метода является периодичность метода и возможность изготавливать трубы только ограниченной длины.

Технология непрерывной намотки стеклопластиковых труб

Рис. 9.11. Схема процесса намотки труб: 1 — прижимной валок, 2 — оправка, 3 — изготавливаемая труба, 4 — обогреваемый валок, 5 — рулон стеклоткани

Разработан более прогрессивный метод, применяя который можно изготавливать трубы большой длины. Изготовление идет обычным методом намотки пропитанной синтетическим олигомером тканой ленты или ровинга. Применение  таких материалов позволяет применить спиральную намотку, которую осуществляют на машинах двух типов:

—       токарного,

—       кабельного.

Машина токарного типа (рис. 9.12) характеризуется вращением стержня оправки в одном направлении и подачей армирующего материала с помощью механизма, который имеет продольное движение относительно оправки.

Технология непрерывной намотки стеклопластиковых труб

Рис. 9.12. Схема намотки труб на машине токарного типа: 1 — ванна со связующим, 2 — отжимные валики, 3 — отправка, 4 — стекложгут

Для обеспечения определенной ориентации наполнителя на поверхности оправки скорость перемещения каретки согласуются со скоростью вращения оправки. Содержание наполнителя регулируется отжимными валками. Так как пропитка связующим происходит в процессе намотки и используются жирные смолы, то метод получил название мокрой намотки.

Машина кабельного типа характеризуется поступательно движущейся оправкой, вокруг которой вращается армирующая лента или ровинг, предварительно пропитанная смолой. В этом методе намотка производится сухим наполнителем, поэтому метод получил название сухой намотки. В качестве связующего используется феноло-формальдегидные смолы резольного типа.

Машины кабельного типа целесообразно применять для крупносерийного производства, они позволяют получать трубы большой длины.

Отверждение намотанных на оправку заготовок является обязательной стадией. Термическая обработка может осуществляться как в специальных печах, так и за счет нагревателей, которые могут располагаться на самой оправке. Метод позволяет полностью автоматизировать процесс, осуществляемый непрерывно.

Трубы имеют гладкую внутреннюю поверхность и высокие прочностные показатели, но их герметичность меньше чем труб, полученных другими методами. Эта проблема может быть решена получением бипластмассовых труб.

Такие трубы состоят из прочной наружной стеклопластиковой трубы и герметичной химически стойкой внутренней ПВХ трубы.

Получение таких труб возможно, если использовать выходящую из экструдера охлажденную термопластичную трубу в качестве движущееся оправки для намотки наружных слоев из стеклопластика.

Таким методом получают трубы  диаметром до 1 м. Большинство машин для получения труб горизонтального типа. Но на ряду с ними созданы и вертикальные. Они более удобны в работе, так как в них отсутствует возможность прогиба оправки под действием пластмассы, они занимают меньшую производственную площадь, более удобны в обслуживании. Технология непрерывной намотки стеклопластиковых труб

Рис. 9.13. Схема машины вертикального типа: 1 — оправка, 2 — приемные валки, 3, 5, 7, 9, 10 — вращающиеся столы, 4 — стеклолента, 6 — стекложгут, 8 — неподвижный стол, 11 — целлофан, 12 — лопатки для уплотнения

Вертикальная машина (рис. 9.13) имеет пять вращающихся столов и один неподвижный. Эти столы несут на себе катушки с наполнителем. В центре столов, совпадая с их осью вращения, проходит стальная хромированная и полированная оправка длиной приблизительно 6 м. Оправка движется снизу вверх.

В нижней части на оправку наносится смазка, которая облегчает снятие труб с оправки. При прохождении оправки через первый снизу вращающийся стол она покрывается слоем связующего. На связующее при вращении стола наматывается стекловолокнистая лента. В районе второго стола на поверхность наматывается стекложгут предварительно пропитанный в кольцевой ванне.

Аналогичный процесс происходит и на следующем столе, но он вращается в противоположном направлении. Четвертый стол не вращается, поэтому стекловолокно наматывается вдоль оси оправки. При прохождении оправки в районе пятого стола, вращающегося в направлении второго стола, наматывается слой сухой стекловолокнистой ленты.

Намотка осуществляется под натяжением ленты, которое способствует отжиму излишков связующего и уплотнению стенки формуемой трубы. Последний шестой стол предназначен для уплотнения слоя пластика, снятия избытка смолы лопатками и обмотки трубы антиадгезионным слоем целлофана.

После выхода из центрирующих валков неотвержденная труба разрезается в местах стыка оправок и поступает на отверждение. В данном случае применяются смолы горячего отверждения. После отверждения трубы снимаются с оправок.

Метод дает возможность получать трубы диаметром 50-150 мм и длиной 6 м. Установка монтируется в зданиях башенного типа высотой до 22 м.

Читайте также:  Автоматическая запорная арматура систем отопления

Метод намотки применяется для изготовления изделий типа различных оболочек. В частности, освоено изготовление сосудов сферической формы для хранения жидкостей. Сосуды изготавливаются на специальных оправках (рис. 9.14), которые вращаются вокруг трех осей, совершая три вида движения одновременно: полярное, экваториальное и зональное. Технология непрерывной намотки стеклопластиковых труб

Рис. 9.14. Схема установки для изготовления сосудов сферической формы: 1 — секторный раскладчик, 2 — оправка

Сосуд наматывается из лент шириной 0,014D. Такая лента обеспечивает равномерное покрытие всей оправки. Движение оправки в трех взаимно перпендикулярных плоскостях дает возможность покрыть оправку равномерным слоем наматываемой ленты, позволяет обеспечить одинаковую степень ориентации наполнителя во всех трех направлениях.

Размер получаемых сосудов может достигать 1,5 м. Такой сосуд способен выдерживать внутреннее давление до 300 кгс/см2, циклические нагрузки до 1 млн. циклов. По массе такие сосуды легче стальных и алюминиевых, отличаются высокой виброустойчивостью, устойчивостью к действию агрессивных сред.

При их разрушении не образуются острые осколки.

С помощью станков планетарного типа (рис. 9.15) могут изготавливаться сосуды оболочного типа. В таких машинах раскладчик вращается в плоскости, практически полностью совпадающей с осью оправки, с очень малой скоростью, и в результате такой намотки получаются сосуды  с высокими прочностными характеристиками.

Этот способ применяется для изготовления изделий прямоугольной формы. При этом наполнитель, пропитанный связующим, наматывается на оправку прямоугольной формы при поочередном вращении оправки вокруг каждой из трех осей. Технология непрерывной намотки стеклопластиковых труб

Рис. 9.15. Схема машины планетарного типа: 1 — оправка, 2 — раскладчик

Один цикл намотки считается законченным, если оправка прошла все три положения и каждая из ее шести плоскостей оказалась покрытой двумя слоями наполнителя, причем волокна нижележащего слоя располагаются под углом 90˚ к волокнам вышележащего слоя. Количество циклов намотки определяется необходимой толщиной стенки.

Производство изделий из стеклопластика методом намотки

Метод предусматривает намотку препрега на какую-либо форму (оправку), представляющую тело вращения. Приготовление препрега, например, пропитка нитей или полотен ткани связующим, может осуществляться непосредственно перед намоткой посредством прохождения наполнителем специальных пропиточных ванн, а может осуществляться уже после того, как проведут намотку наполнителя на форму.

  • Данный метод применяется при изготовлении тел вращения: труб для нефтегазовой, химической промышленности; газоотводящих труб; цистерн для хранения и транспортировки химически активных продуктов, воды, горюче смазочных материалов; промышленные резервуары.
  • Ёмкости и трубы из стеклопластика имеют ряд преимуществ перед аналогичными изделиями из традиционных материалов.
  • Стоимость оборудования и оснастки значительно зависит от метода намотки и диаметра изготавливаемого изделия.

Намотка обеспечивает создание ориентированной структуры изделий с учетом их формы и особенностей эксплуатации. Использование в качестве усилителя жгутов, лент, нитей из высокопрочных стеклянных волокон способствует достижению максимальной прочности изделий.

Намотка, относящаяся к способам производства специальных изделий, позволяет изготавливать их разнообразной конфигурации и размеров: самые маленькие могут быть длиной в несколько сантиметров и диаметром в несколько миллиметров; примерами крупных изделий могут служить корпуса маяков, судов и железнодорожных цистерн.

При изготовлении несложных изделий, таких как трубы, наибольшая экономическая эффективность достигается при непрерывной намотке, обеспечивающей высокую серийность производства. Изготовление прецизионных деталей с переменным диаметром требует ведения процесса в периодическом режиме.

Мы предлагаем профессиональное оборудование для намотки производства компании MVP с компьютерным контролем функций спиральной и кольцевой намотки, комбинированной намоткой с нанесением рубленного стеклоровинга.

Технология непрерывной намотки стеклопластиковых труб Технология непрерывной намотки стеклопластиковых труб Технология непрерывной намотки стеклопластиковых труб

Установка в сборе может включать опцию для нанесения поверхностной вуали, рубленного стеклоровинга, песка, систему напыления смолы, кольцевую намотку нити, спиральную намотку нити, однонаправленной ленты, стеклоткани, пигментированной смолы или поверхностей из пластичного материала и смолы, гелькоутов, эпоксидных смол, винилэфирных смол и т.д. Ни одна другая установка для намотки не предлагает таких возможностей. Все это можно наносить на различные диаметры оправок, которые крепятся на приводные устройства в свою очередь подразделяются нагруппы в зависимости от длины и диаметров оправок:

  1. Передне/задние приводные устройства — Длина 6 – 12 м
  2. • От 0,5 м до 2,4 м
  3. • От 2,4 м до 4,2 м
  4. • От 4,2 м до 10,0 м
  5. Приводные устройства консольного типа — Длина до 6 м.
  6. • От 0,6 м до 1,8 м
  7. • От 1,8 м до 3,6 м

Оборудование намотки композитных труб из Китая | Оборудование из Китая

Предлагается к поставке технологичное оборудование намотки стеклопластиковых труб. Готовая продукция: легкие и прочные стеклопластиковые трубы, используемые в качестве резервуаров для транспортировки жидкостей или как конструктивный элемент в строительстве.

  • Состав линии зависит от назначения готовых изделий, размеров труб планируемых к выпуску, диаметров и общей длины стеклопластиковых изделий. 
  • Мощность:15 кВт.
  • Мощность:12 кВт.
  • Мощность:12 кВт.
  • В зависимости от состава
  • Максимальные габариты труб: Диаметр х длина: 3200мм х 13000мм;
  • Точность расположения ровингов: ±0,5мм;
  • Угол намотки:45º; 90º;
  • Скорость намотки: не менее 100 м/мин.;
  • Способ намотки: спиральная (перекрестная), кольцевая (радиальная);
  • Форма управления оборудованием: ручное, полуавтомат, автомат;
  • Привод тележки: зубчато-реечная передача;
  • Место начала намотки: с любого конца трубы;
  • Смена способа намотки: прямой переход из однослойной кольцевой намотки на спиральную намотку.
  • Технология непрерывной намотки стеклопластиковых труб
  • Стеклопластик — один из самых доступных и недорогих композиционных материалов.
Читайте также:  Утюг для пластиковых труб в ташкенте

Стеклопластик или по-другому — композитный материал, состоящий из двух основ — стекловолокна и полимерного связующего. Качества и свойства этих составляющих определяют  технические характеристики (пластичность, термостойкость, ударопрочность и т.д.) материала.

Первый компонент стеклопластика – стекловолокно, которое бывает двух видов: естественного и синтетического  происхождения.

Природное стекловолокно встречается в местах, где происходили извержения вулканов. Волосы Пеле, так называют застывшую базальтовую лаву.

Она на самом деле напоминает шевелюру гавайской богини вулканов.

Дело в том, что во время извержения вулканов, лава поднимается высоко в воздух, при этом ветер как бы вытягивает капли лавы в тончайшие нити. Причем, длина «волос» иногда достигает двух метров.

Синтетическое же стекловолокно – это стеклонить, которая формируется из стекла методом экструзии. Оказывается, в виде нити стекло обнаруживает нетипичные свойства. Оно не бьётся и не ломается, становится гибким, легко гнётся.

В итоге, стеклонити могут быть представлены в любых текстильных формах – это шпагаты, шнуры, канаты, жгуты, а также ткани, сетки, ленты, вуали, полотна и т.д.

  1. Второй компонент стеклопластика — полимерное связующее (термостойкие и термопластичные полиэфирные смолы). Полимеры обладают важными свойствами в изготовлении стеклопластика:
  2. низкая токсичность;
  3. надежная сцепка с волокнами стекла;
  4. химическая инертность.

Пройдя проверку временем, выдержав жесткие условия агрессивной окружающей среды, стеклопластик по праву является одним из самых надежных современных материалов. В прошлом столетии он был разработан  специалистами  космической  промышленности.

Но наибольшую популярность и доступность стеклопластик приобрел лишь в начале нулевых. Изначально применение стеклопластика было весьма ограниченно и касалось в основном, космической, оборонной, электротехнической и машиностроительной промышленности.

При этом материал отлично продемонстрировал свои преимущества, а производители изобрели способ экономически выгодного изготовления стеклопластика.

Стеклопластиковые изделия успешно используются во всем мире. Всем известны неоспоримые преимущества труб из композитных материалов. Качество и технические характеристики труб из стеклопластика зависят от метода производства. Трубы из композитов изготавливаются различными способами:

  • Намотка стеклопластика;
  • Центробежное формование;
  • Пултрузия;
  • Экструзия.
  • Разберем подробнее метод намотки стеклопластика.

Метод намотки в изготовлении стеклопластиковых труб довольно прост, но высоко производителен. Он заключается в формировании стеклопластикового изделия путем непрерывной намотки стеклонити, пропитанной полимерным связующим на формообразующую поверхность (оправку круглого сечения). Этот метод завоевал большую популярность в производстве труб из стеклопластика.

Процесс намотки стеклопластика трубы выглядит так. Стеклонити подаются на вращающуюся металлическую оправку под определенным углом. Они, стеклонити и будут являться армирующим элементом для будущего изделия.

Предварительно стекловолокно пропитывается полимерной смолой. После того, как стеклопластиковое изделие затвердеет, его снимают с оправки и подвергают заключительной обработке – шлифуют торцы, обрабатывают фаски.

Способы намотки стеклопластика отличаются и имеют свои нюансы.

При спирально-кольцевой намотке, укладчик стекловолокна совершает возвратно-поступательные движения. Оборудование для намотки стеклопластиковых труб оснащено укладчиком, который выглядит как кольцо с расположенными по окружности фильерами.

Наматывая стекловолокно вдоль оси вращающейся оправки, укладчик создает покрытие из непрерывных по всей длине волокон. Регулируя скорость вращения оправки и поступательного движения укладчика, можно изменять угол укладки стекловолокна.

В месте реверсивного движения укладчика, на концах трубы, угол укладки стекловолокна уменьшают таким образом, чтобы они удерживались на поверхности оправки силами трения.

При этом стеклонити сохраняют натяжение, приданное им укладчиком и после отверждения, стеклопластиковая труба становится прочной, что улучшает ее физико-механические свойства.

Спирально-кольцевая намотка распространена при изготовлении насосно-компрессорных, конструкционных труб и т.д.

Спирально-ленточная намотка стекловолокна не сильно отличается от спирально-кольцевой. Различие лишь в том, что укладчик формирует узкую ленту, состоящую из нескольких десятков стекловолокон. Сплошной слой стеклопластика обеспечивается многократными проходами укладчика. Такая технология проще спирально-кольцевой и позволяет формировать трубы больших диаметров.

При производстве труб общего назначения низких и средних давлений спирально-ленточная намотка имеет широкое распространение.

В случае продольно-поперечной намотки нити стеклоровинга, в продольном и поперечном направлениях укладываются независимо друг от друга.

В реверсивном движении укладчика при работе на на оборудовании намотки стеклопластиковых труб нет необходимости. Такой способ подходит для непрерывной намотки.

Продольно-поперечная намотка широко применяется в поточном производстве стеклопластиковых труб небольших диаметров.

Укладчиком при косослойной продольно-поперечной намотке формируется стеклолента, состоящая из пропитанных смолой стекловолокон, наматываемых под небольшим углом на поверхность оправки, которая предварительно обматывается непропитанными стекловолокнами. Стеклолента наматывается на оправку с нахлестом на предыдущий виток.

Читайте также:  Технология внутреннего покрытия трубопроводов

После укладки на оправку, слои стеклоленты прикатываются роликами, наружная поверхность которых имеет винтовые линии. Прикатка роликами позволяет сделать слой стеклопластика более прочным.

В результате этого способа намотки, укладка стеклоровинга получается более плотной, а слой связующего имеет минимальную толщину, что благоприятно влияет на прочность стеклопластика, а также  снижает его горючесть.

Оправки являются частью оборудования намотки стеклопластиковых труб. Оправка состоит из жесткого вращающегося на опорах сердечника. Вращение происходит от привода. На поверхности сердечника закреплена эластичная оболочка, которая выполнена из пластика или армированной резины.

Оболочка крепится по торцам непосредственно к поверхности сердечника. Между поверхностью оправки для намотки стеклопластика и оболочкой, в месте установки гибких связей  образуется пневмокамера, соединенная трубопроводом через устройство управления.

К оболочке прикрепляются съемные кольцевые элементы. От давления в кольцевой пневмокамере оболочка раздувается, при этом гибкие связи ограничивают раздув оболочки, делая стабильным ее диаметр. На оболочку наматывается стекловолокно, пропитанное связующим веществом.

После отверждения труба снимается с оправки для намотки стеклопластика.

Оправки разных диаметров поставляются в комплекте оборудования намотки стеклопластиковых труб.

Технология непрерывной намотки стеклопластиковых труб

Львиная доля  композитных труб производится путем непрерывной намотки стекловолокна на оправку. Метод намотки стеклопластика является одним из самых популярных способов изготовления трубных изделий из композитов. Намотка создает ориентированную структуру стеклопластиковых труб, учитывая форму изделия и особенности их эксплуатации.

Суть метода заключается в намотке стеклонити, пропитанной связующим веществом (полиэфирной или эпоксидной смолой), на вращающуюся оправку. Современное оборудование намотки стеклопластиковых труб позволяет полностью автоматизировать технологический процесс намотки стекловолокна и сделать его непрерывным.

Стеклопластиковые трубы, полученные методом намотки, обладают гладкой внутренней поверхностью и высокими характеристиками прочности, могут быть одно-, двух- и трехслойные.

изготавливаются без футеровочного покрытия, за счет чего стоимость этих изделий сравнительно невысокая. Однако, такие трубы невозможно использовать в районах с суровыми климатическими условиями.

Имеют в своем составе 2 слоя: конструкционный и защитный. Полиэтилен высокого давления (ПВД) – это защитное покрытие, толщиной  от 1 до 3 мм.

Слой ПВД обеспечивает высокую химическую стойкость трубы и сохраняет ее герметичность.

Конструкционный материал укладывается поверх защитного покрытия, после чего стеклопластиковое изделие проходит термообработку, при этом оба слоя сшиваются между собой.

  1. Состоят из внешнего полимерного слоя, толщиной 1-3 мм, обеспечивающего  повышение механического и химического сопротивления.
  2. Следующий структурный слой – это особая конструкционная прослойка, которая отвечает за прочность изделия.
  3. И, наконец, лайнер — внутренняя оболочка из стеклопластика, толщиной от 3 до 6 мм.
  4. Внутренний слой необходим для гладкости, герметичности и сглаживаний циклических колебаний внутреннего давления.
  5. Стеклопластиковые трубы, изготавливаемые методом намотки, обладают неоспоримыми преимуществами. Среди которых следует отметить:
  6. Высокую прочность;
  7. Стойкость к коррозии;
  8. Небольшой вес;
  9. Долговечность (срок эксплуатации до 50 лет);
  10. Надежность, возможность эксплуатации в температурном диапазоне от -40°С до +50°С.
     
  11. Невысокие затраты на установку и последующее обслуживание. Фланцевое или муфтовое соединение стеклопластиковых труб исключает затраты на сварочные работы при монтаже;
  12. Отличную ремонтопригодность,
  13. Отсутствие влагопоглощения позволяет отказаться от применения гидроизолирующих материалов.

Как правило оборудование намотки стеклопластиковых труб изготавливается под заказ. В состав технологической линии производства стеклопластиковых труб входят: стеллаж для стеклоровингов с системой управления натяжением нити, намоточная тележка с жёлобом для пропитывания нитей стекловолокна, собственно намоточная машина, комплект оправок, система управления линией намотки.

При намотке стеклопластиковых труб управление натяжением стеклоровинга играет важную роль.

Станок намотки труб выпускает изделия диаметром от 300 до 3600 мм и длиной до 12 000 мм. Угол намотки стеклонити составляет от 45 до 90°

Скорость намотки стекловолокна составляет до 130 м/мин. Станок намотки труб предлагает спиральную и перекрестную намотку. Регулируется работа станка намотки труб ручным, полуавтоматическим и автоматическим способом.

Оборудование намотки стеклопластиковых труб оснащено кодировщиком и системой частотного регулирования, являющиеся оригинальными продуктами немецкой компании Siemens, мощность электродвигателя главного вала 11 кВт. Намоточная тележка оборудована шкафом управления, который регулирует процесс намотки.

Намоточная машина, входящая в состав оборудования намотки стеклопластиковых труб, оснащена системой программного контроллера и электроуправления. 

Перед началом работы намоточной машины нужно убедиться, что каретка находится в нужном месте. В программном управлении намоткой композитных труб производится обнуление координат. Также необходимо учитывать режим постоянной скорости. Обязательно произвести настройку длины и диаметра заготовки.

Указать количество слоев перекрестной намотки и количество оборотов при одном проходе перекрестной намотки. Обозначить сдвиг ровинга при перекрестной намотке  в миллиметрах. Отметить в программном управлении намоткой композитных труб количество циклов перекрестной намотки. Учесть сдвиг в градусах для следующего слоя ровинга при перекрестной намотке.

Указать количество циклов перекрестной намотки, скорость вращения об/мин и скорость подачи стеклоровинга.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector