在复合材料格栅结构的发展过程中,主要有以下几种成型工艺方法[。种是将复合材料平板或者波纹板切割成条后胶结在蒙皮上,作为格栅结构的加肋板;第二种是在模具中铺设短切纤维后利用模压工艺成型格栅结构壳;第三种是采用编织缠绕工艺制备连续纤维格栅结构;第四种是拉挤-互锁工艺制备平板型的格栅结构。其中研究最多、应用范围最广的为缠绕工艺,根据缠绕所使用模具的不同,可以分为以下几种方法。
(1) 加强肋自由成型法
这种方法和传统缠绕工艺相似,不同之处在于纤维在模具轴向的铺放是彼此分开铺成格栅结构,预浸纱的转向依靠均匀排布在模具两端的销钉。此工艺的优势在于模具制备较容易,成本少,但缺点是制备出的肋条性能不高,因而其实用性较差。
(2) 轻质泡沫型芯缠绕法
用这种方法缠绕成型的格栅圆筒如需要具备内外蒙皮,通常按如下步骤:首先将内蒙皮缠绕在芯模上,然后在其上成型泡沫型芯,之后在型芯中切割出凹槽,在槽内缠绕出加强肋,最后在其上缠绕好外蒙皮。这种工艺成本较低,制造的结构可以承受比较大的载荷。
(3) 硅橡胶模具缠绕法
在格栅结构成型时,每一个肋条节点上都会存在两股或多股预浸纱相交,从而节点区域的纤维含量会远高于其他位置。这种纤维含量的不均匀将降低结构的承载能力。为了解决这个问题,使用热胀系数较高的材料如硅橡胶制作模具。预浸纱填满硅橡胶凹槽,当固化时,硅橡胶发生热膨胀,从侧向对肋条产生较大的挤压力,使得肋条的纤维体积分数增高,材料将更密实。而且由于硅橡胶具有极大的弹性,使格栅结构的脱模很容易实现。
随着航空航天工业的迅速发展,格栅结构的使用也更加广泛,一些新的格栅结构被设计出来,被称为先进复合材料格栅结构(AGS),以满足复杂构件的尺寸要求和性能要求。但是这种结构用等网格圆筒的制备方法很难实现,于是设计者们改进了该工艺方法,使用膨胀块模具和组合模具来制备AGS。
耐腐蚀
具有非常优越的耐酸、耐碱、耐有机溶剂及盐类等诸多气、液介质的腐蚀性能,在防腐领域具有无法比拟的优越性。根据实际使用场合要求,可经济地选择使用邻苯型、间苯型、乙烯基型树脂做基体材料。
轻质、高强、且便于切割、安装
由于是经树脂和玻璃纤维复合而成,其密度较小不大于2千克每立方分米,仅为钢材的1/4,铝材的2/3。其强度为硬质聚氯乙烯的10倍,绝对强度超过铝材和普通钢的水平。其自重轻,可以大大的减少基础支撑,从而减少了工程的材料成本。其切割安装简便,无需动火及大型起吊设备,仅需少量人工及电动工具,使得安装成本也大为降低。
阻燃
普通阻燃型格栅火焰传播速率(ASTME-84)不超过25;高级阻燃乙烯基格栅的火焰传播速率不超过10。氧指数不小于28(GB8924)。
安全性
具有优良的电绝缘性,10KV电压下无击穿;无电磁性,可用在对磁性敏感的设备上;玻璃钢格栅特殊的结构还具有防滑、抗疲劳等特性。
颜色
色彩可任意选择。能根据客户的要求定制颜色,改善生产场所的环境。一般玻璃钢格栅颜色有:黄、黑、灰、绿、蓝、红还有透明的或者半透明的等。使用过程中可以单一使用一种颜色,也可以搭配进行。
可设计性强
尺寸灵活多样,方便切割,尺寸稳定。