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1、 课件3.1 概述第三章 夹层结构3、夹层结构成型工艺及设备 3.1 概述 由高强度的蒙皮(表层)与轻质芯材组成的一种结构材料。玻璃钢夹层结构蒙皮为玻璃钢、芯材为玻璃布蜂窝或泡沫 塑料等组成的结构材料 。轻质夹芯 高强度面层 加入芯材的目的：维持两面板 之间的距离，使夹层面板截面 的惯矩和弯曲刚度增大。课件3.1 概述第三章 夹层结构f简支梁的弯曲扰度；P载荷；l梁的跨距；E弹性模量；J惯性矩；h梁的高度；EJ梁的刚度可以在玻璃钢板用量不变的情况下，使刚度提高 。这种结构可有效的弥补玻璃钢弹性模量低、刚度差 的不足。由于芯材的容重小，用它制成的夹层结构， 能在同样承载能力下，大大减轻结构的自重
2、。 课件3.1.1 发展概况第三章 夹层结构 3.1.1发展概况 第二次世界大战以来，在军事、航空工业中得到发展。目前已在飞机，船舶，车辆，建筑， 轻工，交通运输等多个领域广泛应用。 飞机头部的雷达罩、机翼、 尾锥、地板、炸弹舱门等。围护墙扳、屋面板、隔墙板， 透明的夹层结构板在国外已广 泛用于工业厂房的屋顶采光。玻璃钢潜水艇、玻璃钢扫 雷艇、玻璃钢游艇等。课件第三章 夹层结构3.1.2 类型、特点及应用 类型：按芯层分类 泡沫夹层结构按面层分类 波板夹层结构蜂窝夹层结构玻璃钢金属绝缘纸胶合板3.1.2 类型、特点及应用夹层结构中的 主要受力部分塑料板夹层结构中起连接和 支撑面层板的作用， 承
3、受的是剪切应力。课件第三章 夹层结构3.1.2.1 泡沫夹层结构泡沫夹层结构的夹芯材料是泡沫塑料特点：质量轻、刚度大、保温隔热性能好、强度不高3.1.2 类型、特点及应用1-玻璃钢面层 2-泡沫塑料课件第三章 夹层结构3.1.2 类型、特点及应用由气体填充的轻质高分子合成材 料，是一种气固两相体材料。泡沫塑料结构开孔 泡沫 塑料闭孔 泡沫 塑料气体充填在由聚 合物构成的互不 相通的格子中。气体充填在聚合 物构成的互相连 通的格子内。课件第三章 夹层结构3.1.2 类型、特点及应用开孔泡沫塑料闭孔泡沫塑料闭孔结构的吸水性、透气 件、导热性均较开孔结构小， 强度和刚度比开孔结构高。课件第三章 夹层
4、结构3.1.2.2 蜂窝夹层结构蜂窝夹层结构的夹芯材料是蜂窝材料(玻璃布蜂窝、 纸蜂窝、棉布蜂窝等) 特点：质量轻、强度大、刚度大 应用：构件尺寸较大、强度要求较高的部件3.1.2 类型、特点及应用1-玻璃钢面层 3-蜂窝玻璃布夹芯3.1.2 类型、特点及应用按平面投影形状分类课件第三章 夹层结构正六边形菱形矩形正弦曲线形有加强带的六边形有加强带六边形蜂窝的强度 为最高，其次是正六边形蜂 窝。但正六边形蜂窝用料省 、制造简单。结构效率最高 ，所以应用最广。课件第三章 夹层结构3.1.2 类型、特点及应用T-蜂窝高度；L-纵向长度；W-横向宽度；c-蜂窝 芯子的斜边长度；d-蜂窝芯子的节线长度；
5、t-蜂窝 芯子的斜边壁厚；-蜂窝芯子斜边与节线间的夹角蜂窝芯子课件第三章 夹层结构3.1.2.3 波板夹层结构波板夹层结构的夹芯材料是波纹板(玻璃钢波纹板、纸基 波纹板和棉布波纹板)。 特点：制作简单，节省材料，但不适用于曲面形状的制品， 质量轻、刚度大。3.1.2 类型、特点及应用1-玻璃钢面层 4-玻璃钢波纹板课件第三章 夹层结构夹层结构的共有特点： 质轻、刚度大。 应用范围多用于尺寸较大，刚度要求高，强度要求不高的场合3.1.2 类型、特点及应用原因 材料的绕度与其厚度的3次方 成正比，如果把厚度为h的玻璃 钢从中间等分，夹上2h 的芯材， 厚度变为3h，则其刚度增加到原 来刚度的27倍
6、。 作业：夹层结构为什么具有刚度大的特点？课件第三章 夹层结构3.2.1 蜂窝夹层结构用原材料 3.2.1.1 玻璃布 蒙皮布：增强型浸润剂处理的玻璃布。一般用无碱 或低碱平纹布，0.10.2mm厚。对曲面制品用斜纹布( 属于加捻布)，变形性较好，有利于制品的成型加工。用于制作蒙皮和蜂窝芯材3.2.1 蜂窝夹层结构用原材料3.2 蜂窝夹层结构制造工艺不易变形，不脱蜡可以防 止树脂胶液渗到玻璃布的 背面，产生粘连现象。课件第三章 夹层结构芯材布：未脱蜡的无碱平纹布 。3.2.1 蜂窝夹层结构用原材料有蜡玻璃布可防止树脂渗透到玻 璃布的背面，减少层间粘接，有利于 蜂窝格子孔的拉伸。无碱平纹布不易
7、变形，可提高芯材的挤压强度。课件第三章 夹层结构3.2.1.2 绝缘纸可以用于制作蒙皮和蜂窝，要求具有良好的被浸润性和足够的拉伸强度，一般采用木质纤维素纸或棉 纤维纸。要求纸中不含有金属和其它杂质。3.2.1.3 金属箔制作蜂窝可用铝箔、不锈钢箔和钛合金箔等3.2.1 蜂窝夹层结构用原材料课件第三章 夹层结构3.2.1.4 粘结剂 蒙皮浸胶、芯材浸胶、蒙皮芯材结合用胶。环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛 树脂、有机硅树脂和DAP树脂等3.2.1 蜂窝夹层结构用原材料蜂窝夹芯制做过程中的胶条聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩 丁醛胶和环氧树脂等课件第三章 夹层结构(1) 聚醋酸乙烯酯无毒，价格便宜，可在室温下
8、固化。 此种胶 易溶于苯乙烯，故用此胶制作的蜂窝不能浸聚酯 树脂。它既可用机械涂胶，也适用于手工涂胶。 3.2.1 蜂窝夹层结构用原材料课件第三章 夹层结构(2) 聚乙烯醇缩丁醛胶需加热，加压固化。120， 0.20.3MPa ，固化时间24h 。它只适用于机械制造蜂窝芯子(3) 环氧树脂 6101（E-44），618#(E-51)， 634#(E-42) 等。 室温固化，可用氨类固化剂固化。3.2.1 蜂窝夹层结构用原材料课件第三章 夹层结构 3.2.2 各种材质蜂窝夹芯的制造3.2.2 蜂窝夹芯的制造密度 低密度夹芯高密度夹芯芯材：纸、棉布、玻 璃布浸渍树脂，泡沫 塑料、铝蜂窝夹芯； 蒙皮
9、：胶合板、玻璃 钢、薄铝板 芯材与蒙面胶结而成 芯材与蒙皮材料都采用不锈钢或 钛合金，芯材制造及芯材与蒙皮 的联接多采用焊接的方法。 课件第三章 夹层结构3.2.2.1 布蜂窝夹芯的制造（包括纸，棉布，玻璃布等）制作方法： 胶接拉伸法 (手工涂胶法，机械 涂胶法)、塑性胶接法、模压法。 3.2.2 蜂窝夹芯的制造首先在模具上糊制半六边形蜂窝，再粘结 成蜂窝。优点：蜂窝尺寸稳定，可成型任 何形状和规格的蜂窝夹芯，但需要大量模 具，生产效率低。课件第三章 夹层结构3.2.2 蜂窝夹芯的制造将粘接剂通过不同的方式涂在玻璃布上形成胶条，相邻两层涂有胶条的玻璃布应使胶条错开，形 成一块蜂窝芯子板。粘接剂
10、充分固化，将蜂窝芯子 板放在切纸机上切成一条条具有所要求高度的蜂窝 芯子条，然后将蜂窝芯子展开，即成蜂窝。课件第三章 夹层结构蜂窝芯子条3.2.2 蜂窝夹芯的制造展开的蜂窝课件第三章 夹层结构（1）手工涂胶法只需将胶涂成一条、一条的形状，将布粘接在一起，胶液固化后，将两面层布拉开就可形成 蜂窝。涂胶条的位置不同，形成不同形状的蜂窝 。3.2.2 蜂窝夹芯的制造a. 涂胶装置 由上下两块板构成，上板为涂胶板，可打开，铺 放胶条纸；下板为平板，可向左右移动2a的距离。课件第三章 夹层结构3.2.2 蜂窝夹芯的制造b. 涂胶板制作设正六边形的边长为a，则两相邻胶条的距离为4a。2a4aa由于粘接剂的
11、胶液会沿着涂胶纸上胶缝的边沿向两边 渗透，使蜂窝格子的胶接宽度大于a，所以为了确保蜂 窝格子正六边形，在涂胶纸上刻的胶条宽度要稍小于a 。课件第三章 夹层结构3.2.2 蜂窝夹芯的制造胶条纸板的刻制课件第三章 夹层结构3.2.2 蜂窝夹芯的制造c. 涂胶工序 下板上铺第一层布，盖上上板(涂胶板)，刷胶；打开 上板，铺第二层布并使下板移动2a位置，刷胶；。因 此；两层布间每隔2a距离就有一个胶条黏结。 2a4aa课件第三章 夹层结构3.2.2 蜂窝夹芯的制造（2）机械涂胶法印胶法、漏胶法、带条式胶涂法、波纹式涂胶法生产效率较高，但漏胶嘴不 易加工，胶条宽度不易控制 ，涂腔质量较差，设备清洗 也不
12、方便，故很少用。课件第三章 夹层结构3.2.2 蜂窝夹芯的制造印胶式自动涂胶机工艺示意图1-放布筒；2-张紧辊；3-印胶辊；4-递胶辊；5-带胶辊；6 -导向辊；7-加热器；8-收布卷筒；9-胶槽；10-调压辊工作原理：玻璃布从放布筒1引出后，经过张紧辊2到第 一道印胶辊，在布正面涂胶，然后经过导向辊到第2道印 胶辊，并在布的反面涂胶。涂胶后的玻璃布经过加热器 加热，在水平导向辊6处与末涂胶的玻璃布迭合，一起卷 绕到收布卷筒8上。收卷到设计厚度时，从收布卷筒上将 蜂窝芯子板取下，加热固化后，切成蜂窝条备用。课件第三章 夹层结构3.2.2 蜂窝夹芯的制造印胶辊示意图印胶凸环胶液通过带胶辊和递胶辊
13、传到印胶辊的凸 环上，当玻璃布和印胶辊接触时，胶液便被 涂到玻璃布上去。第一道印胶辊和第二道印 胶辊的凸环错位2a。课件第三章 夹层结构3.2.2.3 蜂窝的拼接制造大面积的制品及 异形制品时，加工的蜂 窝块尺寸往往不能满足 要求，因此需要拼接。 拼接时取少许粘结剂， 涂在拼接处，搭接长度 为正六边形的边长，将 搭接处用曲别针或夹具 固定、加压、固化。3.2.2 蜂窝夹芯的制造蜂窝接长 蜂窝接宽课件第三章 夹层结构3.2.2.4 影响蜂窝夹层性能的因素（1）含胶量对性能的影响含胶量高，蜂窝强度高，容重也大。3.2.2 蜂窝夹芯的制造树树脂含量，(%)蜂窝窝容重， (g/cm3)压缩压缩 强度，
14、 (MPa)18-200.0571.1340-450.0782.5755-580.0984.88课件第三章 夹层结构（2）玻纤布对性能的影响厚度大，强度高，容重也大。3.2.2 蜂窝夹芯的制造玻璃布厚度, (mm)蜂窝窝容重, (g/cm3)压缩压缩 强度, (MPa)0.110.0782.570.190.1413.46课件第三章 夹层结构（3）蜂窝尺寸的影响蜂窝尺寸大，容重小，强度也小。（4）蜂窝高度的影响蜂窝高度大，制品刚度提高，弯曲强度提高；压缩强度降低。作业：影响蜂窝夹层性能的主要因素有哪些？，如何影响？ 原因是什么？3.2.2 蜂窝夹芯的制造蜂窝窝孔尺寸, (cm2)蜂窝窝容重, (
15、g/cm3)压缩压缩 强度, (MPa)0.60.1413.461.20.1082.26课件第三章 夹层结构3.2.4.蜂窝夹层结构的制造（1）一次成型法将内、外蒙皮和浸渍好树脂的蜂窝芯材按顺序放在模 具上，一次胶合固化成型。成型压力0.010.08MPa。优点：生产周期短，成型方便，蜂窝芯材与内外蒙皮胶接 强度高。缺点：成型技术要求较高。 3.2.4 蜂窝夹芯结构的制造课件第三章 夹层结构（2）二次成型法将内、外蒙皮分别成型，然后与芯材胶结在一起固 化成型。(芯材可以是先固化好的，也可是没有固化的)优点：制件表面光滑，易于保证质量（3）三次成型法外蒙皮预先固化好；与芯材胶合进行二次固化；最
16、后在芯材上胶合内蒙皮进行三次固化。优点：表面光滑，成型过程中可进行质量检查，发现问 题及时排除。缺点：生产周期长 3.2.4 蜂窝夹芯结构的制造课件第三章 夹层结构3.2.5 常见问题及解决措施（1）分层，起泡及折皱原因：成型压力不足，产生分层起泡现象；玻璃布铺放不平 整造成折皱现象。解决措施：提高成型压力，加工时将玻璃布拉平。（2）蜂窝压瘪现象原因：蜂窝厚度不均匀，接触处压力集中；蜂窝端面刚性 较差；湿法成型时，芯材尚未固化完全就加较大压力。 解决措施：注意受力部位的平整度，减少应力集中，适当 降低成型压力。3.2.5 常见问题及解决措施课件第三章 夹层结构（3）胶结不良注意树脂配方，提高成型压力，可在蒙皮上 加一层树脂含量高的表面纤维毡。3.2.5 常见问题及解决措施课件第三章 夹层结构 3.3泡沫塑料夹层结构制造工艺及设备3.3.1 各种泡沫夹层结构的基本性能 突出特点3.3 泡沫塑
