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中核蘇閥：連續(xù)纖維增強(qiáng)玻璃鋼球閥的性能研究
中核蘇閥代理商阿卡盟閥門專業(yè)專注于閥門行業(yè)十余年時間，是蘇州閥門行業(yè)生產(chǎn)制造和銷售經(jīng)銷集為一體的工業(yè)貿(mào)易型的平臺化公司，中核蘇閥代理商阿卡盟閥門是各類企業(yè)采購閥門的優(yōu)質(zhì)閥門供應(yīng)商。與此同時，阿卡盟閥門提供纖維增強(qiáng)玻璃鋼球閥等閥門的維修和保養(yǎng)等閥門售后服務(wù)。
纖維增強(qiáng)玻璃鋼球閥綜述：
由材料性能試驗(yàn)獲取的連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能，包括沿各個不同方向的拉伸、壓縮、剪切、彎曲等性能參數(shù)，并依據(jù)此類的實(shí)驗(yàn)性能參數(shù)數(shù)據(jù)，研究連續(xù)纖維增強(qiáng)玻璃鋼球閥的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，導(dǎo)出其詳細(xì)的設(shè)計(jì)公式。通過交付材料組成以及制備工藝進(jìn)行持續(xù)性的改進(jìn)，使得設(shè)計(jì)出來的玻璃鋼球閥較國內(nèi)其他普通的玻璃鋼球閥力學(xué)性能更為優(yōu)質(zhì)和耐用。
一、纖維增強(qiáng)玻璃鋼球閥概述：
長期以來至現(xiàn)在，在化工、石油、醫(yī)藥和食品等工業(yè)制造過程中，控制、輸送介質(zhì)管路上的耐腐蝕閥門一般都采用不銹鋼、搪瓷、硅鐵、陶瓷和聚四氟乙烯等耐腐蝕材料，玻璃鋼是近50多年來發(fā)展迅速的一種復(fù)合材料。 玻璃鋼是以玻璃纖維作增強(qiáng)材料、合成樹脂作粘結(jié)劑的增強(qiáng)塑料。隨著改革開放的逐步深入，包括玻璃鋼事業(yè)在內(nèi)的配套行業(yè)的快速發(fā)展，作為塑料基的增強(qiáng)材料，已由玻璃纖維擴(kuò)大到碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、氧化鋁纖維和碳化硅纖維等。基于玻璃鋼相對其他傳統(tǒng)材料相比較，具有明顯的更加優(yōu)良的耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕性，玻璃鋼制管道和閥門已得到閥門行業(yè)內(nèi)的廣泛的應(yīng)用；
二、纖維增強(qiáng)玻璃鋼球閥分析：
當(dāng)下，國內(nèi)玻璃鋼球閥主要所用材料的基體樹脂，大多數(shù)采用改性酚醛樹脂，增強(qiáng)纖維一般都采用的是短切纖維。這樣的玻璃鋼球閥只能在PN6的工況下使用，這就大大限制了其應(yīng)用范圍，使玻璃鋼本身優(yōu)良的耐腐蝕性能得不到充分的發(fā)揮和作用。為了滿足各行各業(yè)在持續(xù)日益增長的閥門使用需求，與各種現(xiàn)實(shí)嚴(yán)酷苛刻使用環(huán)境下對閥門的需要，客觀上就必須對現(xiàn)有玻璃鋼閥門的材料及制作工藝進(jìn)行改良更新，以便使得其適用于更高更強(qiáng)的壓力范圍；
三、纖維增強(qiáng)玻璃鋼球閥材料選用：
目前國內(nèi)主要用于制造閥門的玻璃鋼基體材料主要以：環(huán)氧和酚醛兩類樹脂（包括其改性品種，比如有：聚乙烯醇縮丁醛改性酚醛、二甲苯甲醛樹脂改性酚醛、環(huán)氧酚醛等）為主，聚醋玻璃鋼閥和改性峽喃樹脂玻璃鋼閥也有少量的制造生產(chǎn)，市場占比較小。作為增強(qiáng)材料的玻璃纖維則形式各異，但是受限于模壓成型工藝的問題，現(xiàn)實(shí)中主要采用短切纖維增強(qiáng)形式。短玻纖增強(qiáng)的復(fù)合材料性能不高，各種玻璃鋼閥的工作溫度上限一般為120~140℃的溫度，工作壓力為0.8~1.0MPa。這個工作壓力范圍僅相當(dāng)于低壓區(qū)的工作壓力范圍；玻璃纖維是玻璃鋼的主要承力部分，玻璃纖維含量的提高必然也將意味著玻璃鋼整體力學(xué)性能的整體提升。
四、材料力學(xué)性能試驗(yàn)：
4.1 試驗(yàn)材料：
實(shí)驗(yàn)室用材料即復(fù)合材料厚板材由連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)乙烯基樹脂制成，纖維結(jié)構(gòu)形式與成型工藝過程與新型玻璃鋼球閥制作，所采用的連續(xù)增強(qiáng)纖維結(jié)構(gòu)和成型工藝條件一致，纖維含量也相同。為了便于通過試驗(yàn)確定面外（層間）加載條件下復(fù)合材料的各種性能，制作的原材料板材厚度大概約為 60mm。
4.2 試驗(yàn)過程：
將實(shí)驗(yàn)室的試樣固定在CSS電子萬能試驗(yàn)機(jī)上，并與負(fù)荷傳感器、控制器、功率放大器和計(jì)算機(jī)等進(jìn)行連接，共同工作。沿著面內(nèi)和面外的兩個不同方向，分別切割5根試樣，共切割10根試樣。本次的試驗(yàn)是在25℃環(huán)境下進(jìn)行，每組試驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行了五次。
（l）拉伸試驗(yàn)：
試驗(yàn)加載速度為1mm/min，記錄相應(yīng)的位移一載荷曲線，連接感應(yīng)器，同時面內(nèi)拉伸使用 YJY-13B 引伸計(jì)記錄對應(yīng)的載荷一變形曲線。通過各種計(jì)算將記錄的載荷與變形曲線轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線，從而得到了復(fù)合材料總體的拉伸彈性模量和對應(yīng)的拉伸強(qiáng)度；
（2）壓縮試驗(yàn)：
試驗(yàn)加載速度為 0.5mm/min，同時記錄相應(yīng)的位移一載荷曲線。壓縮試驗(yàn)加力端是一直徑為 80mm 的圓柱體，試樣置于圓柱體的中心，通過試驗(yàn)機(jī)橫梁的上下移動實(shí)現(xiàn)對試樣加力。將記錄的載荷一變形曲線轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線后，得到復(fù)合材料的壓縮彈性模量和壓縮強(qiáng)度。
（3）彎曲試驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)加載速度為 1mm/min，試樣作為層合梁，進(jìn)行橫向三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，同時記錄相應(yīng)的中心位移一載荷曲線。通過計(jì)算將記錄的載荷一變形曲線轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線，得到復(fù)合材料的彎曲彈性模量和對應(yīng)的彎曲強(qiáng)度。
（4）剪切試驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)的加載速度為0.5mm/min，同時記錄相應(yīng)的位移一載荷曲線。通過此次計(jì)算將記錄的載荷一變形曲線轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線，從而通過剪切實(shí)驗(yàn)得到了復(fù)合材料的剪切強(qiáng)度。
4.3 試驗(yàn)結(jié)果：
從相關(guān)的試驗(yàn)檢測測得的連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的面內(nèi)材料性能結(jié)果平均值相關(guān)數(shù)據(jù)可以看出，采用連續(xù)纖維增強(qiáng)的玻璃鋼的力學(xué)性能，較之于用短切纖維增強(qiáng)的玻璃鋼有著比較顯著的性能提升，特別是面內(nèi)拉伸強(qiáng)度與短切纖維增強(qiáng)玻璃鋼拉伸強(qiáng)度相比，提高兩倍之多。這是由于作為玻璃鋼增強(qiáng)材料的纖維是玻璃鋼的主要承力部分，采用連續(xù)纖維增強(qiáng)改進(jìn)以后，纖維的百分比含量可以高達(dá)約70 %，而短切纖維增強(qiáng)玻璃鋼的纖維含量僅為約40%，兩者之間差距較大立馬可判。客觀而言，玻璃鋼的力學(xué)性能還和其他相關(guān)的因素有關(guān)系，比如樹脂的種類等等。
五、纖維增強(qiáng)玻璃鋼球閥實(shí)驗(yàn)總結(jié)：
通過實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)玻璃鋼的材料組成和制作工藝，持續(xù)的提升了玻璃鋼的整體力學(xué)性能，大大的克服了短切玻璃纖維增強(qiáng)玻璃鋼脆性大的這一缺點(diǎn)。經(jīng)過了多次的殼體試驗(yàn)，按PN6 設(shè)計(jì)的玻璃鋼球閥至少可以在PN25的工況下安全使用。此舉將大大拓寬玻璃鋼球閥的使用范圍，更加使玻璃鋼球閥本身的的耐腐蝕性能得以充分發(fā)揮。
纖維增強(qiáng)玻璃鋼球閥是閥門的一個重要的閥門產(chǎn)品的品類，在工業(yè)制造生產(chǎn)的整個過程中各類閥門都被廣泛的應(yīng)用，阿卡盟閥門專業(yè)團(tuán)隊(duì)制造和銷售纖維增強(qiáng)玻璃鋼球閥，提供優(yōu)質(zhì)的各類球閥產(chǎn)品和配套維修和保養(yǎng)等售后的服務(wù)。