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玻璃钢船工艺流程

一. 前言
1. 概念:玻璃钢的学名为玻璃纤维增强塑料,英文缩写GRP,既Glass Reinforced Plastic。
2. 优点
2.1 质轻高强,对减轻结构重量有较大潜力,特别适用于限制重量的高性能船舶和赛艇。
2.2 耐腐蚀、抗海生物附着,比传统的造船材料更适合在海洋环境中使用。
2.3 介电性和微波穿透性好,适用于军用舰艇。
2.4 能吸收高能量,冲击韧性好,船舶不易因一般的碰撞、挤压而损坏。
2.5 导热系数低,隔热性好。
2.6 船体表面能达到镜面光滑,色彩多样,特别是建造结构复杂、款式多样、外形美观的游艇。
2.7 可设计性好,能按船舶结构各部位的不同要求,通过选材、铺层研究和结构选型实现优化设计。
2.8 整体性好,可以做到整个船体无接缝和缝隙。
2.9 船体成型简便,比钢质、木质船省工,且批量生产性特别好,降低造价的潜力很大。
2.10 维修保养方便,维修费比钢质、铝质和木质船少的多,全寿命期的经济性能好。
3. 缺点
受刚性模量低和受成型技术等的限制,尚不能建造太大的舰船,加之原料价格较贵,在整个造船材料中的用量仍较少。
4. 特性
玻璃钢固化后具有收缩的特性。
5. 要求
温度15至30℃;湿度40%至60%,不超过65%;考虑通风、集尘、避光直射等。
二. 工艺流程
1. 总纲
制作木型→木型处理→模具制造→模具处理→脱模剂→胶衣→树脂(腻子)→毡/布/复合毡(多层板/轻木)→固化→装骨架(筋)→脱模→修整组装
2. 工序
2.1 制作木型
2.1.1 上体
2.1.1.1 建造船台
根据船型及主要参数(Loa、B、D)采用槽钢建造船台,其两端各延伸两条竖直槽钢,槽钢均统一向外,船台中间视船体大小(重量)增加横梁或纵桁。将木方固定在船台上,利用水平仪用电刨(手刨),
2.1.1.1.1 制作基准面钢架,注意槽钢朝外
3. 画参考线
1 制模
(1)方法: ①按肋位放样→定中心线、制作并组装样板(组装时底下留一定高度,便于排气)→中空处铺 木板→打腻子(石膏或其它腻子,并用挎尺挎平滑→水磨砂纸打磨→喷漆(或胶衣,一般喷漆即可,胶衣较漆贵)→脱模剂→模具胶衣(较产品胶衣贵)→模具树脂 (变形小。收缩率低)→毡/布/复合毡→固化→装支撑板→脱模→修整 ②用他人造过的船/构件作模具,举例: a.可用印花玻璃加工模具做成防滑 板; b.通过薄膜→毡/布→薄膜(不要产生气泡)→造型→揭膜的方法制作石棉瓦
(2)注意:①模具胶衣的颜色要和产品胶衣颜色不 同,喷涂产品胶衣时便于观察均匀情况;②模具要有一定的斜度(1.5mm/m即可),便于起模;③对于平滑面多且小的构件,可用光滑的胶合板(需衬木板使 其不变形)代替打腻子(周围棱角或交接处仍需腻子刮平滑),然后打蜡即可(一般不必喷漆,但打腻子处如精度需要仍需喷漆); ④支撑板要交叉组装,并用毡 /布/复合毡等固定。同时在与船体固定及支撑地面的部分做相应加强; ⑤制模后要打抛光膏使模具质量更好。
2.脱模剂
(1) 种类:①一次蜡即地板蜡(大量)+ 一次脱模剂适用于新模具,多打几次蜡,少打脱模剂,脱模后的船体外表面有一层保护模;脱膜后,再打一次蜡(少 量)+ 一次脱膜剂; ②一次蜡(大量) + 多次脱模剂适用于老模具批量生产,每脱模一次用干净抹布擦净即可再次喷胶衣。不能沾水,否则多次脱膜剂就浪 费了,须重新打腊;③一次腊(大量)+ 多次蜡适用于老模具批量生产,每脱模一次用干净抹布擦净即可再次喷胶衣。如果沾水,用抹布擦干后再打2次多次腊即 可,不需打一次腊了。其实,只打多次腊也可以脱膜,但价格较一次腊贵。
(2)比较:①脱模最保险;②较③能脱模更多更方便,但价格较贵;②和③都不保护模具,对模有损害,需定期修整模具(修整方法见10-(1)- ②)。
(3)注意:①多次腊与脱模剂不相溶,因此不能同时使用;②采用回旋法打蜡,稍待5-10分钟(让模具饱和)用抹布擦至镜面效果后再打下遍;③一般打蜡越多越好脱模,应视具体情况决定;④一次腊用于做底,它价格便宜,越多越好脱膜。
3.胶衣
(1)调配:胶衣 + 固化剂(过氧化甲乙酮,又名“白配方”,固化剂占胶衣重量的1-4%)
(2)操作: ①结构大的模具用喷枪喷洒,小的用刷子即可。用喷枪喷洒时,胶衣与固化剂外混合,机器自动调配; ②船体外彩色部分是先用分色纸将其挡住再喷主色部分,然后揭去分色纸挡住主色部分后喷彩色。
(3)注意:胶衣不能太薄,应在0.4-0.6mm之间。
4.树脂
(1)调配:树脂(不饱和聚酯树脂)+ 促进剂(又名“红配方”,促进固化)+ 白配方(促进剂和固化剂一般各是树脂重量的1-4%)
(2)作用:胶结及饱和作用。
(3) 注意: ①有些树脂已经含有促进剂(如2597PT),可不在添加促进剂; ②促进剂的作用是促进固化作用,固化剂作用是使树脂固化。只有固化剂没有促进 剂,树脂固化时间缓慢。只有促进剂,没有固化剂树脂不固化。因此两者缺一不可,且要视情况按一定比例调配,固化剂量过大可能引起燃烧。有些化学品也可提高 固化速度(如氨水,仰脸作业或提高效率等施工需要可少量添加),但是有可能使树脂变质,因此要注意用量和使用方法。一些树脂固化后表面发粘,主要是因为树 脂质量不好; ③温度越高,固化剂的固化作用越明显。因此天热时可比平时少放固化剂。当然也可利用使其加快固化作用满施工需要; ④温度越低,树脂越粘 稠,施工时用量不好控制,因此要注意室内温度;   ⑤树脂质量不好(粘性小),可在放完催化剂后添加少量滑石粉(如经济允许添加白碳黑,即硅粉),增加粘 性;   ⑥固化剂要在施工前最后放,以免树脂提前固化;   ⑦树脂价格较高应节约使用。
6.树脂腻
(1)调配:树脂 + 红配方 + 滑石粉 + 白配方
(2)作用:①棱角或缝隙处填上腻子可起到过渡作用,注意抹完树脂腻子后要用沾树脂的毛刷将其抹均匀;②可以固定多层板和结构复杂处的软木;③可作为修补船用材料。
(3)缺点:固化后发脆,不能用来粘光滑表面。
(4)白炭黑(硅粉)也可用于调配腻子(与胶衣或树脂),质量更好更光滑(可用于修补船)
5.毡/布/复合毡
(1) 区别:   ①毡/布/复合毡的种类多样,铺叠程度由易到难;   ②表面毡较其它毡薄,是喷完胶衣后铺的第一层毡,而后再铺其它毡、布等;   ③针制复合毡 相当于布与毡的结合体,一面为毡,一面为布(如1050);   ④喷纱可代替复合毡,但是机器喷洒时含树脂量大,易浪费;   ⑤m代表表面毡,M代表 毡,R代表布,B代表轻木。
(2)操作:   ①在不易铺叠的地方用树脂腻子过渡;   ②模具结构复杂部分可用布、毡结合代替复合毡以 减少铺叠难度(如上体首部);   ③用剪子将这边处的毡/布/复合毡顺势剪开以便于铺叠;④将毡/布/复合毡定位后再刷树脂;   ⑤大捻子用于易处理的平 滑部分,小捻子可处理棱角多的复杂部分,要防止气泡出现。如气泡处已经固化,应用刀片将其削去并填补;   ⑥每层毡/布/复合毡都应该吃透树脂,应该视情 况决定一次刷几层毡(布/复合毡),一般对厚度超过5mm的工件积层要分两次进行。例如300毡可同时铺2层再刷树脂,一层300毡和一层1050复合毡 也可;   ⑦布/复合毡的交界如有毛刺可用小片/条毡铺平顺;   ⑧每道工序完成后应该毡面朝外,铺多层复合毡时最好先把毡面朝内(美观);有时,可用角 磨机对已经固化后的毡打磨,这样有利于下次积层的方便。
6.多层板/软木
(1)作用:增加船体厚度达到提高强度的要求。
(2) 多层板施工程序:   ①施工前,应将多层板开孔(透气)并涂上树脂凉干(饱和处理);   ②将要铺板的地方抹上树脂腻子处理均匀,铺板时使多层板粗糙面朝 内;   ③铺板后用锤子敲打固定,用腻子将开孔填满并将板的周围填补过渡   ④固化后用砂轮将板及周边打磨平整。
(3)软木施工程序:①施工前,将棱角缝隙处用腻子添平;②用刷上树脂的毡黏结轻木,凹凸处用腻子提前填平(如下体船艉处)。
(4)注意:①承受重量载荷及开窗/孔/门、羊角等地方用多层板加强;②尾封板在轻木前先铺。
7.固化
标志:树脂固化至可以上人的程度便可进行下道工序。
8.骨架(筋)
(1)种类:多层板或泡沫
(2)比较:泡沫比木制骨架更易定型
(3)多层板骨架: ①装骨架要先靠定位器将骨架定位;②木制骨架交叉组合(长骨架可采用搭接形式,如果骨架成曲线状,可再板边缘两侧交错开槽,便于弯曲),用毡/布/复合毡固定。
(4) 泡沫筋:①在船体上画出中心线,再定边缘线;②泡沫筋用加热成液态的塑料胶棒打点固定,端部削薄,折角处处理圆滑后刷树脂(饱和作用),待一定时间后包毡 /布/复合毡;③泡沫筋只起定型作用,如需要可折断;④加筋的船外表面有时看起来有印记;⑤泡沫可由A、B发泡剂重量1:1组合。A剂为黄色,B剂为褐色 且比重大。制作时先在模具中铺层报纸,再将混合后的A、B剂迅速倒入,盖上有孔的盖子(透气以避免盖子鼓起)等待片刻便可成型。
9.脱模
(1)气孔:气孔的位置应选在船体开孔部分并做成喇叭状。
(2)方法:注气法较常用,如果不易脱模可用注水法。
(3) 技巧:   ①喷胶衣前气孔处贴上胶布;   ②糊完表面毡及毡后可先用气顶一下,再继续干后面的工序,这样便于以后脱模;   ③不易脱模时,用锤子将木楔子 叉入模具边缘,并用胶头锤子敲打船体表面。对于体积小的组装件可将模具吊起(模具在下且不要太高),轻轻敲击船体;   ④注水脱模要求模具有一定深度提供 浮力。可不用在气孔处注水(限于模具与船体没有完全粘死的情况),从侧面打入楔子,在模具平滑易脱模处注水即可。对于大模具还可通过踩踏、抬首(使模具产 生局部变形)等方法加快脱模速度; ⑤吊装船体(构件)时可在其边缘余料处钻孔(快穿透时钻头要扭动旋转以防损坏模具),将节扣的绳索穿过吊孔并用铁棍别 在船上。
10.修整(补)组装
(1)修整:   ①模具(船体)有破损或需要加工的地方,原子灰(主要 原料不饱和聚酯腻子,需添加与其配套的固化剂)→水磨砂纸打磨→喷胶衣(面积很小时抹上胶衣后用薄膜贴平且不要产生气泡,待固化后揭下薄膜)→水磨砂纸打 磨→抛光膏;   ②如果模具损害不明显(如脱模时,所用脱膜剂不保护模具引起模具表面产生凹坑),可直接用水磨砂纸打磨(不要太用力,防止损害模具),再 打抛光膏。   ③将船体边缘余料割去,使上下体叠合部分尺寸一致。还可对下体边缘外侧做削减加工(上体扣下体)使其便于船体组装; ④在下体边缘铺层木条 作为连接加强。
(2)修补(破洞): ①内部修补是从船体内部着手,铺毡/布/复合毡→在外侧抹上原子灰(也可先抹树脂腻子)→水磨 砂纸打磨→喷胶衣→水磨砂纸打磨→抛光膏; ②外部修理是从船体外部着手,砂轮打窝→铺毡/布/复合毡(仍使其呈现一定凹度)→原子灰(也可先抹树脂腻 子)→水磨砂纸打磨→喷胶衣→水磨砂纸打磨→抛光膏。
(3)组装: ①用玻璃布/毡连接船体构件边缘(如空气箱),此方法称为二次胶 接; ②用螺丝铆接; ③用结构胶混合相应配方(固化剂)连接船体构件,比腻子更具黏性及弹性,可粘光滑表面。腻子可作为辅助黏结;   ④用玻璃胶黏结羊 角、扶手、栏杆(固化后周围很容易清理)。
⑤面漆是一种亮漆,主要用于刷在船体粗糙面上增加亮度且有利于美观,但面漆价格较贵,有时可用油漆代替。(如:在空气箱下面的下体船壳刷上面漆或油漆可使铺管道的地方显而易见且增加美观。)
11. 注意常识:   ①玻璃钢厚度的量=总厚度 - 模具厚度;   ②某些构件可用可用硬塑材料代替玻璃钢(如舱门);    ③丙酮的挥发性很强,易于溶解树 脂,可用其清洁工具;香蕉水也具有挥发性,同时它的作用较丙酮弱,可以用其清理船上污渍,但是由于它微量溶解胶衣,所以处理后的船舶表面不会光亮,需要打 抛光膏处理。[ ④现场的树脂、丙酮等化工原料严禁混放,要远离热源,且相互距离应保持在3米以上。

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