玻璃钢水箱毕业论文(编辑修改稿)

玻璃钢水箱毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

箱体结构材料分析 水箱主要有钢筋混凝土结构、钢结构、全玻璃钢结构 [16] [17]。 玻璃钢水箱与钢板水箱和钢筋混凝土水箱的比较 [18] (1) 质量轻 制造相同容积的高位水箱，玻璃钢水箱的质量仅为钢板水箱质量的 1/4，为钢筋混凝土水箱质量的 1/15。 减少水箱的自重，以减轻建筑结构的载荷及对减低工程造价有利。 (2) 制造方便 玻璃钢水箱可以整体成形、制成板块现场拼装和现场制造。 水箱的接管处、排水凹板等，都可以在制造水箱时完成，不需 要像传统水箱制造时增加费用，也不需要像钢板水箱那样，增加油漆防腐工序。 (3) 耐腐蚀性好 [19] 玻璃钢水箱防水、防腐蚀性好，不像钢筋混凝土水箱那样易渗透，也不像钢板水箱那样需要经常维修，涂漆防锈。 (4) 卫生 玻璃钢水箱选用食品级树脂制造，能够保证达到国家规定的水质卫生标准，玻璃钢水箱毕业论文 5 不污染储水。 而钢板水箱长期使用后，钢板易生锈，给生活用水造成二次污染。 钢筋混凝土水箱不易清洗，易长青苔。 (5) 强度高、抗震性好 玻璃钢水箱能够经受 8 级地震而不坏，而钢板水箱和钢筋混凝土水箱则不防震 [20]。 (6) 美观 玻璃 钢水箱表面光泽、颜色鲜艳、造型独特，可以根据用户需求选型、着色，设计成有装饰效果的水箱，美化城市。 (7) 技术经济效益好 玻璃钢水箱的综合经济效益高于钢板水箱和钢筋混凝土水箱。 比较结果如表 11。 表 11 不同材料水箱综合性能的比较 Different materials tank prehensive performance parison 材料 玻璃钢 钢板 钢筋混凝土 质量 最好 一般 差 耐久性 最好 差 最好 维护性 最好 差 最好 卫生性 最好 一般 较好 抗震性 最好 差 差 保温性 最好 差 较好 防渗性 最好 最好 差 耐腐蚀性 最好 差 较好 易清洗性 最好 较好 一般 多样化美观 最好 差 一般 原材料来源 最好 一般 最好 原材料费用 一般 一般 最好 易施工性 最好 一般 差 生产周期 最好 较好 差 生产成本 较好 较好 最好 玻璃钢水箱毕业论文 6 第二章 设计目的及流程 设计目的 目前我国主要采用混凝土和钢板水箱，但混凝土水箱的渗漏、结垢，钢板水箱的锈蚀，对水箱的使用造成很大影响，据北京市环保局现场检测，目前我国 85%的水箱供水系统，由于水箱的菌藻、锈蚀污染而无法达到供水水质标准。 自 80 年代，普遍采用组装式玻璃钢水箱，解决了上述问题，玻璃钢 (FRP)水箱具有无泄漏、无变形、无污染、使用寿命长等优点，并且组装容易、外形美观，可根据用户需要组装成不同吨位的水箱。 本论文的主要研究内容是 模压法制备玻璃钢屋顶水箱板的设计。 涉及的主要学科和知识领域为无机化学、物理化学、材料科学基础、材料科研导论、材料物理性能、复合材料结构力学等。 本文要求按照玻璃钢屋顶水箱的使用要求进行材料选择，对产品进行强度设计，熟练掌握 SMC 模压工艺。 水箱安装 于屋顶作为城市小高层的二次供水，容积 4m3，规格可以选择矩形或圆柱形。 外形尺寸可以参照国家标准进行选择和设计，风压载荷参照《复合材料制品设计及应用》，雪荷按照最大积雪深度 ≤30cm 计算，不考虑地震载荷。 SMC 模压板的单板拉伸强度：70MPa，弯曲强度： 150MPa，弯曲模量： 10GPa，模压板材密度。 据此进行设计。 水箱板块规格有： 10001000mm。 1000500mm。 500500mm。 厚度有 5mm、 8mm、10mm、 12mm、 14mm、 16mm、 18mm、 20mm。 其中 5mm 厚度 板专用做水箱盖板。 模压玻璃钢水箱板，其特征于一块四周带翻边的长方形凹面板，翻边的垂直面通过一个过渡斜面与上部的平面连接，上部平面的中间设置一个下凹的半球形凹面，半球形凹面的边部与过渡斜面的长边相接，半球形凹面的底部与翻边垂直面的底边齐平，翻边垂直面的内侧、平面的反面和半球形凹面的反面所呈现的半球形凸面边缘连接有加强筋，位于翻边垂直面内侧拐角处的加强筋为长加强筋，长加强筋之间分别设置一根短筋，长、短加强筋对称与设置在半球形凹面反面所呈现的凸面与翻边垂直面拐角和翻边垂直面内侧之间。 工艺流程及原料选 择 玻璃钢屋顶水箱板成型工艺设计 (1)模压料制作 SMC 是用不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发及、交联剂、低收缩添加剂、填料、内脱膜剂和着色剂等混合成树脂糊浸渍短切玻璃纤维粗砂或玻璃纤维毡，并在两面用聚乙烯或玻璃钢水箱毕业论文 7 聚丙烯薄膜包覆起来形成的片状模压成型材料。 使用时，只需将两面的薄膜撕去，按制品的尺寸裁切、叠层、加入模具中加温加压，既得所需制品。 SMC 是干法生产 FRP 制品的一种中间材料。 它与其他成型材料的根本区别在于其增稠作用。 在浸渍玻璃纤维是体系粘度较低，浸透后粘度急速上升，达到并稳定在可供模压的程度。 根据制品的使用条件，对复合材料的物理性能、抗老化性能及力学性能进行设计，水箱中储存介质为生活用水，使用温度为常温，安装高度为 100m，露天，由此可知，所选择的树脂必须保证卫生和耐水性，还要有一定的力学承载能力和抗老化性能。 不饱和聚酯树脂为 SMC 的主要组分。 不同原料制成的不饱和聚酯树脂对树脂糊的增稠效果、工艺特性以及制品性能、收缩率、表面光洁度都要直接影响。 适宜 SMC 用的不饱和聚酯树脂应满足下列要求： 1)低粘度，便于浸渍玻璃纤维； 2)易同增稠剂反应，满足增稠要求； 3)固化迅速，提高生产效率； 4)热强 度较高，保证制件脱模时不致损坏； 5)有足够的韧性，在制件发生某些变形时不致开裂。 辅助剂包括引发剂、交联剂及阻聚剂。 1)交联剂 交联剂可与聚酯发生共聚反应，使聚酯大分子间通过交联单体自聚的 “链桥 ”而交联固化，从而改善了树脂固化后的性能。 交联剂用量增加，会使树脂糊初始粘度降低。 2)引发剂 SMC 中引发剂应满足：贮存、操作安全，室温下不分解；制得的 SMC 贮存期长；达到某一温度时，分解速度快，交联效率高；价格低。 3)阻聚剂 不饱和聚酯在室温下会交联聚合，使粘度上升。 阻聚剂就是为了防止过早聚合，延长贮存期而 加入的。 增稠剂的选用原则： 1)在制备时，要求粘度很低，以保证树脂对玻璃纤维和填料的充分浸渍； 2)当纤维和填料被浸渍后，又要求粘度迅速增高，以适应贮运和模压操作； 3)增稠后的坯料，在模压温度下能迅速充满模腔，并使树脂与纤维不发生离析； 4)增稠后的粘度，在贮存期内必须稳定在可模压的范围内； 5)增稠作用在生产中应该有稳定的重现性。 玻璃钢水箱毕业论文 8 影响增稠效果的因素有很多。 1)聚酯树脂酸值的影响 2)增稠剂活性的影响 3)微量水分的影响 4)温度的影响 (2)设备与质量控制 机械预混法所用设备主要有纤维切割机 、捏和机和撕松机。 常用纤维切割机为三辊式切割器。 改变切割辊刀片可调变切割纤维长度。 捏合机的作用是将树脂和纤维混合均匀。 捏合过程主要控制捏合时间和树脂粘度。 捏合时间愈长，纤维强度损失愈大。 时间过短，树脂与纤维混合不均匀。 树脂粘度控制不当，既影响树脂对纤维的均匀浸润和浸透速度，也会对纤维强度带来影响。 此外，加料量也要适当，最大加料量约为捏合锅内容积的60%~70%，过多过少都不能有效捏合。 模压料可用手工预混和机械预混方法制造。 制备工艺流程如图 21 所示。 玻璃纤维 → 热处理 → 切割 → 混合 → 撕松 → 烘干 → 模压料 ↑ 树脂调配 图 21 制备工艺流程 process flows (3)模压料的工艺性 模压料的工艺性主要为模压料的流动性、收缩率和压缩性。 影响收缩的因素： ① 原材料的影响 模压料中树脂和添加物的种类和含量直接影响收缩率的大小。 ② 模具结构和制品形状的影响 不溢式模具成型制品的收缩率比溢式模具小。 ③ 成型工艺条件的影响 主 要指温度制度与压力制度。 玻璃钢屋顶水箱板模压成型工艺 模压工艺所制备产品具有以下优点： (1)有较高的生产效率； (2)制品尺寸准确，表面光洁； (3)多数结构复杂的制品可一次成型，无需有损制品性能的二次加工； 玻璃钢水箱毕业论文 9 (4)制品外观及尺寸的重复性好，容易实现机械化和自动化。 但是，模压工艺也存在许多缺点： (1)模具设计制造复杂； (2)压机及模具投资高； (3)制品尺寸受设备限制，一般只适合制造批量大的中、小型制品。 由于模压成型工艺具有以上优点，已成为复合材料的重要成型方法。 今年来，制品成本不断 降低，其使用范围越来越广泛。 模压主要设备有压机和模具。 压机的作用在于通过模具对塑料施加压力。 在橡胶加工中，压机称为平板硫化机。 压机的主要参数包括公称吨位、压板尺寸、工作行程和柱塞直径，这些指标决定着压机所能模压制品的面积、高度或厚度，以及能够达到的最大模压压力。 模具按其结构的特征 ,可分为溢式、不溢式和半溢式三种 ,其中以半溢式用得最多。 工艺过程分为加料、闭模、排气、固化、脱模和模具清理等，若制品有嵌件需要在模压时封入，则在加料前应将嵌件安放好。 主要控制的工艺条件是压力、模具温度和模压时间。 此外，还有一种特 殊形式的模压方法，即先将粉状塑料压实，然后从模中取出料坯，放在炉中加热至熔点，使塑料颗粒熔化成一个整体，冷却后得制品或半成品。 模压环节分为三部分。 (1)预压 为改善制品质量和提高模塑效率等，将粉料或纤维状模塑料预先压成一定形状的操作。 (2)预热 为改善模塑料的加工性能和缩短成型周期等，把模塑料在成型前先行加热的操作。 (3)模压 在模具内加入所需量的塑料，闭模、排气，在模塑温度和压力下保持一段时间，然后脱模清模的操作。 1)原材料的选用 ① 纤维增强材料选择 短纤维增 强材料多为玻。