阿卡盟阀门:连续纤维增强玻璃钢球阀的性能研究
阿卡盟阀门专业专注于阀门行业十余年时间,是阀门行业生产制造和销售经销集为一体的工业贸易型的平台化公司,阿卡盟阀门是各类企业采购阀门的优质阀门供应商。与此同时,阿卡盟阀门提供纤维增强玻璃钢球阀等阀门的维修和保养等阀门售后服务。
纤维增强玻璃钢球阀综述:
由材料性能试验获取的连续玻璃纤维增强复合材料的力学性能,包括沿各个不同方向的拉伸、压缩、剪切、弯曲等性能参数,并依据此类的实验性能参数数据,研究连续纤维增强玻璃钢球阀的设计要点,导出其详细的设计公式。通过交付材料组成以及制备工艺进行持续性的改进,使得设计出来的玻璃钢球阀较国内其他普通的玻璃钢球阀力学性能更为优质和耐用。
一、纤维增强玻璃钢球阀概述:
长期以来至现在,在化工、石油、医药和食品等工业制造过程中,控制、输送介质管路上的耐腐蚀阀门一般都采用不锈钢、搪瓷、硅铁、陶瓷和聚四氟乙烯等耐腐蚀材料,玻璃钢是近50多年来发展迅速的一种复合材料。 玻璃钢是以玻璃纤维作增强材料、合成树脂作粘结剂的增强塑料。随着改革开放的逐步深入,包括玻璃钢事业在内的配套行业的快速发展,作为塑料基的增强材料,已由玻璃纤维扩大到碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、氧化铝纤维和碳化硅纤维等。基于玻璃钢相对其他传统材料相比较,具有明显的更加优良的耐化学介质腐蚀性,玻璃钢制管道和阀门已得到阀门行业内的广泛的应用;
二、纤维增强玻璃钢球阀分析:
当下,国内玻璃钢球阀主要所用材料的基体树脂,大多数采用改性酚醛树脂,增强纤维一般都采用的是短切纤维。这样的玻璃钢球阀只能在PN6的工况下使用,这就大大限制了其应用范围,使玻璃钢本身优良的耐腐蚀性能得不到充分的发挥和作用。为了满足各行各业在持续日益增长的阀门使用需求,与各种现实严酷苛刻使用环境下对阀门的需要,客观上就必须对现有玻璃钢阀门的材料及制作工艺进行改良更新,以便使得其适用于更高更强的压力范围;
三、纤维增强玻璃钢球阀材料选用:
目前国内主要用于制造阀门的玻璃钢基体材料主要以:环氧和酚醛两类树脂(包括其改性品种,比如有:聚乙烯醇缩丁醛改性酚醛、二甲苯甲醛树脂改性酚醛、环氧酚醛等)为主,聚醋玻璃钢阀和改性峡喃树脂玻璃钢阀也有少量的制造生产,市场占比较小。作为增强材料的玻璃纤维则形式各异,但是受限于模压成型工艺的问题,现实中主要采用短切纤维增强形式。短玻纤增强的复合材料性能不高,各种玻璃钢阀的工作温度上限一般为120~140℃的温度,工作压力为0.8~1.0MPa。这个工作压力范围仅相当于低压区的工作压力范围;玻璃纤维是玻璃钢的主要承力部分,玻璃纤维含量的提高必然也将意味着玻璃钢整体力学性能的整体提升。
四、材料力学性能试验:
4.1 试验材料:
实验室用材料即复合材料厚板材由连续玻璃纤维增强乙烯基树脂制成,纤维结构形式与成型工艺过程与新型玻璃钢球阀制作,所采用的连续增强纤维结构和成型工艺条件一致,纤维含量也相同。为了便于通过试验确定面外(层间)加载条件下复合材料的各种性能,制作的原材料板材厚度大概约为 60mm。
4.2 试验过程:
将实验室的试样固定在CSS电子万能试验机上,并与负荷传感器、控制器、功率放大器和计算机等进行连接,共同工作。沿着面内和面外的两个不同方向,分别切割5根试样,共切割10根试样。本次的试验是在25℃环境下进行,每组试验重复进行了五次。
(l)拉伸试验:
试验加载速度为1mm/min,记录相应的位移一载荷曲线,连接感应器,同时面内拉伸使用 YJY-13B 引伸计记录对应的载荷一变形曲线。通过各种计算将记录的载荷与变形曲线转化为相应的应力一应变曲线,从而得到了复合材料总体的拉伸弹性模量和对应的拉伸强度;
(2)压缩试验:
试验加载速度为 0.5mm/min,同时记录相应的位移一载荷曲线。压缩试验加力端是一直径为 80mm 的圆柱体,试样置于圆柱体的中心,通过试验机横梁的上下移动实现对试样加力。将记录的载荷一变形曲线转化为相应的应力一应变曲线后,得到复合材料的压缩弹性模量和压缩强度。
(3)弯曲试验:
实验室试验加载速度为 1mm/min,试样作为层合梁,进行横向三点弯曲试验,同时记录相应的中心位移一载荷曲线。通过计算将记录的载荷一变形曲线转化为相应的应力一应变曲线,得到复合材料的弯曲弹性模量和对应的弯曲强度。
(4)剪切试验:
实验的加载速度为0.5mm/min,同时记录相应的位移一载荷曲线。通过此次计算将记录的载荷一变形曲线转化为相应的应力一应变曲线,从而通过剪切实验得到了复合材料的剪切强度。
4.3 试验结果:
从相关的试验检测测得的连续纤维增强复合材料的面内材料性能结果平均值相关数据可以看出,采用连续纤维增强的玻璃钢的力学性能,较之于用短切纤维增强的玻璃钢有着比较显著的性能提升,特别是面内拉伸强度与短切纤维增强玻璃钢拉伸强度相比,提高两倍之多。这是由于作为玻璃钢增强材料的纤维是玻璃钢的主要承力部分,采用连续纤维增强改进以后,纤维的百分比含量可以高达约70 %,而短切纤维增强玻璃钢的纤维含量仅为约40%,两者之间差距较大立马可判。客观而言,玻璃钢的力学性能还和其他相关的因素有关系,比如树脂的种类等等。
五、纤维增强玻璃钢球阀实验总结:
通过实验室的实验,改进玻璃钢的材料组成和制作工艺,持续的提升了玻璃钢的整体力学性能,大大的克服了短切玻璃纤维增强玻璃钢脆性大的这一缺点。经过了多次的壳体试验,按PN6 设计的玻璃钢球阀至少可以在PN25的工况下安全使用。此举将大大拓宽玻璃钢球阀的使用范围,更加使玻璃钢球阀本身的的耐腐蚀性能得以充分发挥。
纤维增强玻璃钢球阀是阀门的一个重要的阀门产品的品类,在工业制造生产的整个过程中各类阀门都被广泛的应用,阿卡盟阀门专业团队制造和销售纤维增强玻璃钢球阀,提供优质的各类球阀产品和配套维修和保养等售后的服务。