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拉挤玻璃钢窗框模具的设计

http://blgmg.blog.bokee.net    2007-8-17

1 拉挤玻璃钢窗框的现状及前景 

   玻璃纤维增强塑料(GFRP,俗称玻璃钢)窗框是用GFRP拉挤中空型材(以下简称拉挤型材)制做的。它是继木、钢、铝合金、塑钢窗框之后的新一代窗框。20世纪80年代初加拿大首次成功开发了玻璃钢窗框;90年代,迅速扩展到美国、俄罗斯、德国、日本等国,发展前景极大。目前,我国已成为建筑窗框产量*多的国家。随着我国经济高速发展,房地产业的兴起,建筑业水平的不断提高,建筑节能日益突出,玻璃钢窗框弥补了塑钢窗框强度低、易老化等欠缺,被国家列为重点鼓励发展的节能型产品产业,由于玻璃钢窗框具有木窗框、钢窗框、铝合金窗框、塑钢窗框所不具有的优点,因此玻璃钢窗框的市场应用前景非常巨大。 

2 拉挤玻璃钢窗框的工艺 

   拉挤玻璃钢窗框以热固性不饱和聚酯树脂为基体,以玻璃纤维为增强材料,采用拉挤工艺成型。其基本成型工艺过程是:由牵引装置牵引,使玻璃纤维集束并浸渍树脂胶液,通过预成型模,进入加热的模具固化成型。*后拉出的各种规格的型材经处理、加工后,即可制作成玻璃钢窗框。 
 
玻璃钢拉挤工艺流程 
1.钢纤维纱架;2.导纱板;3.树脂浸胶装置;4.预成型导向装置;5.成型模具; 
6.牵引装置;7.切割装置
3 拉挤玻璃钢窗框模具设计的重要性 

   在玻璃钢型材的拉挤成型过程中,模具是各种工艺参数作用的交汇点,是拉挤工艺的核心之一。与已经相当成熟的塑料挤出成型相比,拉挤成型与其有相似之处,但前者仅是一物理变化过程,后者还伴随着动态的化学反应。模具的工况较前者要复杂得多,目前各种因素的影响作用理论尚未彻底搞清楚,所以拉挤模具的设计和制造具有*重要的意义,它不仅关系着拉挤工艺的成败,决定着拉挤制品的质量和产量,同时也影响拉挤模具的使用寿命。 

3.1模具的选材 

   对于拉挤模具,模具材料的选择直接影响着模具的性能,特别是拉挤窗框型材,由于窗框型材市场前景广阔,需求量大,这就要求模具本身的使用寿命要特别长,因此对窗框模具材料的选择要求具备以下性能; 

(1)较高的强度,耐疲劳性和耐磨性; 
(2)较高的耐热性和较小的热变形性; 
(3)良好的耐腐蚀性; 
(4)良好的切削性和表面抛光性能; 
(5)受热变形小,尺寸稳定性好。 

3.*型面的选择 

   拉挤模具一般由几块模具拼装组合而成。在模具设计时,分型面选择的原则是:在满足模具制造的前提下,尽量减少分型面,保证合缝严密。由于拉挤玻璃钢窗框模具形状复杂,在选择分型面时就显得的尤为重要。如图2所示的玻璃钢窗框的模具设计示意图中,首先从满足模具制造的前提出发,把整个模具分成了如图所示的五个部分组成,同时为保证合模缝严密,故采用如图所示的模具设计方式。 
 
3.3模具入口设计 

   玻璃纤维浸树脂后进入成型模具时,纤维束是在成型机牵引作用下进入模具的。由于模具进口处纤维束*松散,往往在入口处积聚缠绕,造成断纤。再者,模具在长时间使用过程中,由于积聚缠绕的影响,往往造成人口磨损严重,影响产品质量。为解决这一问题。在模具入口处周边倒一截面为1/4椭圆截面圆角,同时入口采用锥形,角度在5~8°为宜,长度在50~100mm为宜,这可大大减少断纤现象发生,提高了玻璃钢拉挤制品的质量。 

3.4 模具尺寸的确定 

   由于玻璃钢窗框的壁厚较薄,在模具中热传导较快,因此,模具长度不宜过长,这也有利于模具的机加工和拉挤工艺的顺利进行。因此在设计时,模具长度与原材料选择有关,目前国内模具长度一般设计为900mm左右。一般模具厚度为制品厚度的2~3倍。模具型腔尺寸决定于制品的尺寸及收缩率。对于玻璃钢窗框型材,一般采用不饱和聚酯树脂玻璃纤维体系,收缩率一般在2%左右。 

   玻璃钢窗框型材大多是中空制品,因此芯棒设计要特别注意,一般芯模具的有效长度为模具长度的2/3~3/4,而在拉挤工艺过程中要考虑到芯棒固定及调整以及防止偏心,此外芯棒还要考虑到配重的问题,综合考虑,对于模具长度为900mm左右的模具,芯棒的长度可设计为1200mm左右。 

4 结语 

   在近几年内,我国的玻璃钢业及住宅产业的飞速发展,为玻璃钢窗框提供了广阔的市场。玻璃钢窗框市场有非常大的潜力,在刚刚开发的玻璃钢窗市场竞争激烈,而这种竞争主要是质量的竞争。而高质、高档的玻璃钢窗框才能具有竞争力,这其中模具设计是关键。因此,拉挤玻璃钢窗框模具的设计具有重要意义。