毕业论文课题相关文献综述
文 献 综 述
复合管由两种或两种以上不同材料构成, 管层之间通过各种变形和连接技术形成紧密结合。复合管可以分为金属复合管、非金属复合管、金属与金属复合管、金属与非金属复合管、非金属与非金属复合管等。复合管的应用比较广阔，例如：建筑装饰（楼梯扶手、阳台栏杆、门窗卷闸帘）、铁路客车、道路客车、客轮的栏杆扶手及行架、钢制家具（茶几、衣架、屏风、方桌、鞋帽架及欧式床）、商业用各种衣架、医疗器械、体育器械等。复合管的生产工艺较多，最常见的有冷成型法、热成型法、离心铸造和离心铝热剂法、堆焊成型法、电磁成型法等。复合管的应用前景比较广阔，例如：给排水工程、航空航天、石油石化、核工业及食品加工等领域。聚四氟乙烯管道在国内外都有广泛的应用，例如：输送腐蚀性流体和浆液物料的良好管材等。本文设计的是聚四氟乙烯复合管，其内外材质不一样（内为纯聚四氟乙烯，外为聚四氟乙烯复合材料）。其优点是结构不同于以前的纯聚四氟乙烯管道，采用内外材质不一样的设计，聚四氟乙烯复合材料提高了聚四氟乙烯的机械性能、耐磨性能、抗压性能、抗基础性能和尺寸稳定性等。而且其经济价值高，可批量生产。
复合管各生产方法特点和应用范围及存在的问题和发展潜力下;冷成型法,其基本特征：将预加工好的薄壁不锈钢管套入碳钢管中,然后通过机械方法使不锈钢管紧紧贴合在碳钢内壁上。（薄壁不锈钢管获得途径：一、通过选择合适规格的无缝不锈钢管，通过旋压的方法使之变薄，达到要求的外径和厚度；二、用薄的不锈钢板或钢带在专用的制管机上用TIG焊接成直缝或螺旋缝不锈钢管。）采用拉拔、胀接、旋压和滚压等方法使不锈钢管紧紧贴合在碳钢内壁上。其中拉拔和胀接是最为常用。拉拔是取两根分别制成的无缝钢管，将一根套在另一根外面，然后将两管通过一模具同时进行拉拔，从而实现紧配合的机械集合。其优点：生产工艺比较简单，价格较便宜。其缺点：界面非扩散结合，只是依靠对外层进行的冷加工来获得紧配合。其存在的问题：冷加工复合管如果遭遇高温就会有分层倾向，复合管会因应力释放而失效。因此限制了冷加工管只能在较低温度的环境中使用。胀接分机械胀接和液压胀接接。机械胀接是目前生产不锈钢复合管的一种主要方法（利用滚胀心轴回转挤压使复合管内管发生塑性形变，外管发生弹性形变，从而使复合管的外管对内管产生残余应力，以达到复合管内外壁的紧密贴合）。其缺点：胀接力大小难以确定，易发生欠胀或过胀，且多次滚胀易造成衬里开裂。内外层只是机械结合，在高温环境下会因产生应力松弛而分层失效。液压胀接原理与机械胀接相同，只是用管内高压水施压代替滚胀心轴回转挤压。其优点：胀接力均匀且大小可进行计算，具有一定的优越性。其缺点：胀接力大小难以确定，易发生欠胀或过胀，且多次滚胀易造成衬里开裂。内外层只是机械结合，在高温环境下会因产生应力松弛而分层失效；热成型法 （热轧和热挤压，前者主要适用于有缝复合管的生产，后者适用于无缝复合管的生产）， 热轧复合实质上是属于压力焊，如果变形量足够大，轧辊施加的压力就会破坏金属表面的氧化膜，使表面达到原子接触，从而使两表面焊在一起。其优点：生产率高、质量好、成本低，并可大量节省金属材料的损耗。其缺点：一次性投资大，而且很多材料组合不能通过轧制复合实现。热挤压一般是针对双金属管坯进行的，称为复合挤压。其优点：界面为冶金结合，挤压过程中涉及的力完全是压应力。因此特别适合于热加工性不好、塑性低的高合金金属的加工。其缺点：由于结合决定于挤压过程中极短时间内的元素界面扩散，通常会因氧化物膜的存在而受影响；离心铸造和离心铝热剂法，离心铸造，当应用液态金属进行表面堆敷时，采用离心技术可消除复合层容易出现的气孔和夹杂。离心铸造是为适应海洋油气的生产而开发的，适用于制造内衬金属熔点低于外层金属熔点的复合管。其优点：铸件结晶细密、铸造缺陷少、机械性能好、结合面牢固。其缺点：铸出的内孔不准确，内表面质量较差。离心铝热剂法又称为ＳＨＳ－离心法。实质是在离心力场中引起铝热反应。可以利用它制备耐蚀耐磨涂层，也可以对安全性要求苛刻的工程组件进行快速焊接。其优点：效率极高、建立和运转比较便宜、不需要附加能源、可获得各种成分的包覆层。其缺点：研究受阻，有一定的局限性。爆炸焊成型法，爆炸焊是依靠炸药爆炸产生连续金属所需的压力，使两搭接表面实现固相焊接的方法，广泛用于生产各种复合板。其优点：覆层紧密、产品适用性强、可实现多种金属间的连接。其缺点：对尺寸较长的复合管炸药量很难准确确定，而且具有一定的危险性；堆焊成型法，堆焊是较早使用的制作复合金属的方法。它是用熔焊、钎焊、热喷涂、喷熔等方法在工件表面堆敷一层具有特定性能材料的工艺过程。堆焊包括硬质堆焊和金属喷涂。前者指利用熔化技术使金属表面熔敷上另外一层金属，后者则是将细微的金属颗粒沉积到金属表面。其优点：常用于不锈钢和碳钢的复合。其缺点：大面积堆敷时成本太高，可生产的材料组合仅限于熔化焊下具有相容性的材料之间；电磁成型法，电磁成型工艺属于高能加工范畴，是很有发展前途的。它是利用瞬间的高压脉冲磁场迫使金属产生塑性形变。其优点：压接质量好、噪音小、效率高不需复杂的安全设备。其缺点：存在很大的局限性；各种制造复合管方法比较，轧制和挤压的共同特点是生产率高、质量好, 可节省金属材料的损耗,但一次性投资大,可复合的材料组合受限, 冷加工管只能用于常温环境。电磁成型是一种很有发展前途的先进工艺, 效率高, 安全, 可连接性质迥异的两种金属,但只适用于加工强度低、导电性好的金属, 而且现有设备装机容量太小了。爆炸焊可实现多种金属间的复合, 效率高, 覆层金属可厚可薄, 界面结合紧密, 是一种理想的复合方法, 但具有一定的危险性,精确计算炸药量也是一项需要相当经验和验证的工作。热剂焊是一种高效的复合方法, 可制备多种覆层, 但难以制作薄而均匀的复合层。离心铸造件结晶细密, 机械性能好, 结合面紧密, 但内面质量较差,且限制内衬金属熔点必须低于基材熔点。最具有选择自由度的是堆焊方法, 但也只有氧乙炔火焰堆焊和等离子弧堆焊能够满足低稀释率、薄堆焊层的要求, 若再强调自动化和高生产率, 则可能只有等离子弧堆焊可以满足要求；聚四氟乙烯管材其成型工艺：模压成型、液压成型、推压成型、螺旋挤出成型、柱塞挤出成型以及注射成型、二次加工等。聚四氟乙烯加工方法的比较如下：模压成型，不需要改性或添加填充剂，原料为分散树脂或经粉碎的悬浮树脂，加工温度为370~380摄氏度，无挤出速度，无连续性，效率低；液压成型，不需要改性或添加填充剂，原料为较小压缩比的悬浮树脂，加工温度无要求，无挤出速度，无连续性，效率低；推压成型，加有机助剂，原料为分散树脂，加工温度为360~380摄氏度，无挤出速度，具有连续性，效率较高；螺旋挤出成型，可改性或添加填充剂，原料为预烧结料，加工温度为360~410摄氏度，挤出速度为0.6~1.5米每小时，具有连续性，效率较高；柱塞挤出成型，无需改性或添加填充剂，原料为悬浮树脂或预烧结料，加工温度为360~400摄氏度，无挤出速度，具有连续性，效率较高。 由上面各加工方法对比可以得出以下结论：模塑成型和液压成型不能实现连续生产, 效率低; 而采用推压成型和螺杆挤出成型虽然可实现连续挤出, 但在挤出过程中需要对PTFE 进行均聚改性或加入一定量的填充剂。均聚对PTFE 的优异性能有所损伤, 它会降低树脂的熔融温度、损害它的热性能和化学稳定性等,而加入填充剂后,由于PTFE 树脂和填充剂之间不存在粘合键,会使PTFE 的某些性能下降,有资料表明不管加入何种填充剂,每增加一百分体积的填充剂它的拉伸强度就会降低0.5～0.6 MPa,在扯断时的相对伸长率也有较大的下降, 影响它的使用性能。为了满足对PTFE 制品需求的日益增长同时又不损伤它的各种性能,在加工PTFE管材时采用了新型的柱塞冲压式挤出机。聚四氟乙烯的不同复合材料其耐介质性能不同，例如：聚四氟乙烯 青铜粉: 提高聚四氟乙烯的机械性能，具有较高的耐磨性能、热传导性能、抗压性能、抗蠕变性能、抗挤出性能，尺寸稳定性良好，但不适合于酸性介质；聚四氟乙烯 玻璃纤维: 提高聚四氟乙烯的机械性能、耐磨性能、抗压性能、抗挤出性能和尺寸稳定性，不影响聚四氟乙烯化学性能和介电性能，但不适合于碱性介质；聚四氟乙烯 石墨: 提高聚四氟乙烯的机械性能，提高聚四氟乙烯的自润滑减磨性能、热传导性能，适合于高速运动和介质为蒸汽的场合，但不适合于氧化性介质；聚四氟乙烯 碳纤维: 提高聚四氟乙烯的机械性能、耐磨性能、热传导性能、抗压性能、抗蠕变性能、抗挤出性能，适合于介质为水、蒸汽的场合，但不适合于氧化性介质；聚四氟乙烯 二硫化钼: 提高聚四氟乙烯的硬度、刚性、耐磨性能、改善热传导性能；聚四氟乙烯 矿物纤维: 具有良好的抗化学腐蚀性能、优良的耐磨性能，优异的耐热性能、耐寒性能、抗蠕变性能、抗挤出性能。特别适合于高温、高压的工况条件，但不适合于酸性介质；聚四氟乙烯 合成纤维: 具有良好的抗化学腐蚀性能、优良的耐磨性能，优良的耐热性能、耐 寒性能、抗儒变性能、优异的抗挤出性能。特别适合于高压的工况条件，但不适合于高温蒸汽、浓酸、浓碱、氧化性介质。
综上所述，本课题设计的聚四氟乙烯复合管具有内外材质不一样的特性，（聚四氟乙烯填充石墨或玻璃纤维），需要通过分层进料实现这一目标，由于内外烧结压力不同，需设计出能够连续移动成型同时压力变化使得内外压力接近的模具，从而生产出合格的聚四氟乙烯复合（内层为纯聚四氟乙烯，外层为聚四氟乙烯复合材料，最大外径425毫米,内层壁厚1~1.5毫米，长度7米以上）。
参考文献：
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