钢塑复合管材生产技术发展分析:铝塑复合管及其局限性 冷拉钢管成型法
作者:ceosun
2012-03-13 14:34
钢丝网骨架聚乙烯复合管金属管和塑料管各自有其无法克服的缺陷,金属-塑料复合管应运而生,它集塑料管和金属管的优点于一身,塑料层具有耐腐蚀、质轻、保温、隔热等优点,而金属层具有很高的耐压、抗冲击强度、良好的弯曲性。因此金属-塑料复合管应该是一种具有制造价廉、耐腐蚀强、钢性好、加工方便的耐压管材。 1铝塑复合管及其局限性 80年代初期铝塑复合管是由德国著名塑料加工机械及产品的专业厂家尤尼克(UNICOR)公司首创,钢骨架复合管由于其具有特殊的结构组成和复杂的加工工艺,是国际上90年代管材制造的高新技术产品[4]。铝塑复合管是一种全新的管材,其结构为塑料/粘接剂/铝材/粘接剂/塑料(见图1),它安全、卫生、耐腐蚀,且价格低。 铝塑复合管中塑料管的线膨胀系数比金属管大得多,在设计中如果不仔细考虑这个问题,会因为温度的变化而引起铝塑复合管的变形或者破坏。在粘接剂的选择上,必须考虑其对铝材和塑料之间都有效,目前使用的粘接剂经常会在进行交联或用于热水使用的时候老化剥离,且其长期使用的温度一般不超过70℃[5]。在原料和工艺上,铝塑复合管也有一定的局限性和缺点。从原料方面看:HDPE、PEX、热融胶和铝带,国产原料质量不稳定,专用料少,影响产品质量,进口原材料质量好,价格高,影响成本;管接头采用金属管件,影响断面积,且价格偏高;从工艺上讲:生产工艺复杂,进口设备价格高;连接采用搭接发,所生产管材,尺寸小,使用范围受到限制[6]。 铝塑复合管技术的不足刺激了人们对新的金属-塑料复合管成型技术的开发和研究,钢塑复合管应运而生。 2钢塑复合管 钢塑复合管是一种内衬塑料管的新型钢管,它具有钢管耐压、强度高和塑料管耐冲刷耐酸碱腐蚀的优点。为了能复合管材中钢塑结合层结合效果更好,生产前首先要对钢管进行预处理,除去钢管内壁锈杂物,将钢管的内壁粗糙化,使其凹凸不平,可以作刺、滚花、挖槽等。 2.1冷拉钢管成型法 冷拉钢管成型法是钢管内衬有耐腐蚀热固性或热塑性塑料层,塑料层延续至钢管法兰端面外。生产时,将热固性或热塑性塑料管插入预处理的钢管中,用钢管缩径机将钢管拉细,使钢管压紧内衬塑料管,以解决衬塑钢管内外管由于材料特性差异,产生的轴向胀缩不一致的问题。再用食用油把伸出钢管的塑料管头加热至热变形温度,利用模具使塑料管头扩孔并形成塑料盘,与钢法兰盘复合。 钢塑复合管在成型的过程中经常会出现塑料管发白的现象。冷拉钢管使塑料管整体受到挤压,局部受到了拉应力,塑料管就可能出现发白点或发白区,其实质是发生了应力开裂。在初期使用时不影响复合管的效果,但使用一段时间后,就会因为热或是溶剂作用加速内衬塑料管的应力开裂,严重影响了钢塑复合管的使用寿命[7]。 2.2冷压或冷拉塑料管成型法 冷压塑料管成型法是将外径大于钢管内径的塑料管通过机械缩径的办法压入钢管中的成型方法[8-10]。机械缩径的设备一般主要是一系列的辊子,塑料管通过辊子的连续作用而塑性变形,其直径减小,控制其压缩程度而恰好进入钢管,塑料管在弹性回复下正好与钢管接触紧密。 而冷拉塑料管成型法是把钢管安装在固定机架上,选取外径大于钢管内径的塑料管,在其两端装上夹头,并连接到拉伸机构上;利用拉伸机构同时把塑料管向两边拉伸,且用加热整理装置对塑料管拉伸不均匀处局部加热,进行拉伸修正;把拉伸好的塑料管整个推入钢管内。装配后的衬塑钢管再经过热处理可以消除其内应力。冷拉塑料管成型法生产的钢塑复合管,其钢塑结合层间的贴合力在制造过程中不易控制,大部分管道贴合力较小,有些钢管与塑料管之间甚至贴合不紧,存在间隙,严重影响了使用性能。 2.3热等压成型法 热等压成型法主要是利用塑料在压力和温度作用下发生塑性流动的特性。成型加工时,首先将塑料管套入钢管内,并将其加热至一定温度,通入高温高压油,使塑料管内部受压力,产生径向扩张从而与钢管牢固地贴合在一起。塑料管内通热压力油的时间应该足够长,保证塑料管与钢管帖合紧密,而且在压力油卸载后塑料管不发生的弹性回复。 利用热等压成型技术复合的钢塑复合管,内衬层与钢管基体的结合强度大于2Mpa;在真空试验中,复合管内抽真空至100kPa,保持48h,内衬层无皱纹和破裂。钢管内壁拉的内螺纹槽实际上将塑料划分成了多个单元,温度高时内衬塑料管不形成较大的变形积累也不会出现轴向和径向失稳。 2.4粘胶剂成型法 粘胶剂钢塑复合成型法的工作原理是,首先将镀锌焊缝钢管固定在大行程拉床的机架上,将外径小于钢管内径且长于钢管的塑料管置于大行程拉床的机架上,在钢管和塑料管之间安装储胶器,用拉床的浮动拉杆推动塑管通过储胶器,使塑管均匀涂上粘胶剂后推入拉削过的钢管内,同时粘胶剂在其重力的作用下随塑管的推入填满钢管和塑料管之间的环隙,等塑管完全推入后,即刻在钢管两端用封头封胶;最后将封胶后的衬塑钢管推进加热炉中加热固化粘胶。此成型方法在制造过程中能使塑料管保持完好无损,生产出的衬塑钢管性能稳定,且钢管和塑料管始终能保持紧密结合。 粘胶剂成型法生产的钢塑复合管,其特征在于内衬塑料管外表加工成粗糙表面,尤其是相间径向凹槽或凸起环,钢管与塑料管间浇注有固化树脂,从而使松衬工艺达到紧衬效果,减少了内衬塑管的膨胀或收缩,使之能在较宽的温差范围内使用,并且制造简单,成本低。 3结束语 钢塑复合管的性能和塑料管相比,其性能大幅度的提高,卫生性能和抗腐蚀等性能与纯金属管相比,也有很大的提高,随着生产技术的完善和发展,钢塑复合管其应用前景和潜在市场将是十分广阔。 |
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