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开题报告415.docx
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开题报告415
毕业设计(论文)开题报告
学生姓名:
刘超学号:
1202110211
所在学院:
机械与动力工程学院
专业:
机械工程及自动化
设计(论文)题目:
F4增强复合管焊接耦合
装置的设计
指导教师:
朱廷风
2015年3月1日
开题报告填写要求
1.开题报告(含“文献综述”)作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效;
2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见;
3.“文献综述”应按论文的格式成文,并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内,学生写文献综述的参考文献应不少于15篇(不包括辞典、手册);
4.有关年月日等日期的填写,应当按照国标GB/T7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。
如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。
毕业设计(论文)开题报告
1.结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写
2000字左右的文献综述:
文献综述
聚四氟乙烯缩写代号为PTFE,简称F4,作为特种工程塑料,聚四氟乙烯具有高度的化学稳定性、极强的耐高低温性能、突出的不黏性、异常的润滑性以及优异的电绝缘性和抗辐射性、极小的吸水率等,被称为“塑料之王”。
因此聚四氟乙烯在航空航天、机械、石油化工、建筑、电子电器、医疗器械和纺织等领域具有广泛的应用。
1、聚四氟乙烯复合管的应用现状
1.防腐蚀性能的应用
由于橡胶、玻璃、金属合金等材料在耐腐蚀方面存在缺陷,难以满足条件苛刻的温度、压力和化学介质共存的环境,由此造成的损失相当惊人。
而PTFE材料以其卓越的耐腐蚀性能,业已成为石油、化工、纺织等行业的主要耐腐蚀材料。
其具体应用包括:
输送腐蚀性气体的输送管、排气管、蒸汽管,轧钢机高压油管,飞机液压系统和冷压系统的高中低压管道,精馏塔、热交换器,釜、塔、槽的衬里,阀门等化工设备。
2.电子电气方面的应用
PTFE材料固有的低损耗与小介电常数使其可做成漆包线,以用于微型电机、热电偶、控制装置等;PTFE薄膜是制造电容器、无线电绝缘衬垫、绝缘电缆、马达及变压器的理想绝缘材料,也是航空航天等工业电子部件不可缺少的材料之一;利用氟塑料薄膜对氧气透过性大,而对水蒸汽的透过性小的这种选择透过性,可制造氧气传感器;利用氟塑料在高温、高压下发生极向电荷偏离现象的特性,可制造麦克风、扬声器、机器人上的零件等;利用其低折射率的特性,可制造光导纤维。
3.医疗医药方面的应用
膨体PTFE材料是纯惰性的,具有非常强的生物适应性,不会引起机体的排斥,对人体无生理副作用,可用任何方法消毒,且具有多微孔结构,从而可用于多种康复解决方案,包括用于软组织再生的人造血管和补片以及用于血管、心脏、普通外科和整形外科的手术缝合。
4.防粘性能的应用
PTFE材料具有固体材料中最小的表面张力,不粘附任何物质,同时还具有耐高低温优良的特性,从而使其在诸如制造不粘锅的防粘方面的应用非常广泛。
其防粘工艺主要包括两种:
把PTFE部件或薄片安装在基体上,以及把PTFE涂层或与玻璃复合的漆布经过热收缩而套在基材上。
二、聚四氟乙烯板的发展方向
改性PTFE材料是一类很有前途的PTFE新品种,应大力发展,并使其商品化,品种系列化。
1.表面改性
由于PTFE极低的表面活性和不粘性限制了它与其他复合材料的复合,特别是PTFE薄膜与其他骨架材料的粘结,因此必须对PTFE材料进行一定的表面改性,以提高其表面活性。
PTFE常用的表面改性技术有化学处理法、高温熔融法、辐射接枝法、等离子体处理法以及激光辐射改性法等。
这些方法的基本设计思路或是引入极性基团,增强界面的结合力;或是消除弱界面层,形成强化表面层;或是调整表面粗糙度,赋予抛锚效果。
2.填充改性
填充改性是在PTFE中加入填充剂,从而改善和克服PTFE的缺陷,在保持其原有优点的基础上,利用复合效应,改善其综合性能。
在PTFE中加入不同的填料,可以显著提高其机械强度、硬度以及耐磨性等性能用于PTFE的填料,必须能经受PTFE的烧结温度,能改PTFE的耐磨性、机械强度或提高导热性、降低线膨胀系数等,不与PTFE反应,在使用时不会与其他接触的金属或流体发生作用。
目前常用的填料有无机填料、金属氧化物及硫化物填料、纳米填料以及有机填料等。
3.共混改性
共混改性主要是利用PTFE的优异特点对一些树脂进行合金化处理,使通用工程塑料功能化,从而拓宽工程塑料的应用范围。
三、聚四氟乙烯常用焊接方法
随着防腐技术的进步,防腐材料不断推陈出新,其中聚四氟乙烯(PTFE)以其优异的化学稳定性、耐高温和耐化学腐蚀特性,越来越受到人们的重视,是理想的防腐首选材料,成为当今不可缺少的重要材料之一。
但由于PTFE材料本身具有极高的化学稳定性与不可粘性,所以它的粘接与焊接比较麻烦,一直以来是PTFE材料应用中的一大难题。
在解决了PTFE的粘接与焊接问题之后,PTFE作为防腐材料在工业生产中的应用将更加广泛。
下面介绍几种比较常用、效果也较好的PTFE工件焊接方法。
1.热压焊接法
该方法多用于几何形状规则的PTFE工件,选用铝合金做焊刀加热至380±5℃,施压1~2MPa进行热压焊接。
2.热风焊接法
该方法多用于几何形状复杂的PTFE工件,焊接强度稍低于热压焊接法。
根据对焊件的强度及工艺要求不同有搭接焊、对接焊和加强型对接焊之分。
一般用惰性气体作介质加热至420~480℃使PTFE焊接面熔融,同时将焊条或焊接物熔焊在一起。
3.双向加压焊接法
从理论上讲,对两块PTFE板的对接区采用加热至一定温度使之熔融、然后对熔体加压到一定压力并保温保压一段时问使得两块的对接区融合在一起,再冷却即可完成对接焊的焊接(粘接)过程。
但是这种焊接方法的弊端在于焊接时熔体在垂直于对接缝并与PTFE板平行的方向上不能自由流动,则PTFE在融合过程中受到限制导致PTFE的体积可能会发生变化,从而导致对接缝(焊缝)处的物力学性能不能满足要求,焊缝不平整。
近年来通过不断的研究改进,采用对相对接的两块PTEE板的对接区加热至一定温度使之熔融,同时对其加压,加热区的熔体能够在承受压力的条件下在垂直于对接缝并与PTEE板平行的方向上自由流动,使得焊接后焊缝平整。
本技术非常好的解决了PTEE与PTFE之问的粘接问题,将原来的有限尺寸产品通过焊接技术把产品做成无限大,完全满足环保以及防腐工程的需要。
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毕业设计(论文)开题报告
2.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径):
由于聚四氟乙烯相关技术不够成熟,因此在聚四氟乙烯复合管的成型过程中,有很多问题尚待解决。
1.怎么实现聚四氟乙烯膜的定位及固定?
本课题中在制成聚四氟乙烯复合管时先利用塑料模具将聚四氟乙烯膜制成管状并将其固定,并用4-5根橡胶绳将PTFE管包扎固定,然后再外层缠绕包裹一层玻璃纤维布来强化管道的可用性。
2.PTFE膜采用什么焊接方法?
由于PTFE材料本身具有极高的化学稳定性与不可粘性,所以它的粘接与焊接比较麻烦,一直以来是PTFE材料应用中的一大难题。
聚四氟乙烯管的焊接方法有很多,如:
热板焊接、感应焊接、摩擦焊接、超声波焊接、高频焊接、热风焊接等。
3.怎么实现PTFE膜与玻璃纤维布之间的耦合?
在初步完成的聚四氟乙烯薄膜管后,为了让玻璃纤维布能和聚四氟乙烯很好的耦合,需在玻璃纤维布层和聚四氟乙烯层之间加入耦合剂。
但是由于PTFE的表面能低、结晶度大、化学稳定性好、结构高度对称,因而PTFE的粘附性能很差。
为了解决PTFE难以粘接的问题,本课题拟采用偏氟乙烯作为耦合剂。
用偏氟乙烯来粘接PTFE和玻璃纤维布,可获得较高的粘接强度,并具有优异的耐热性能和耐油性能。
4.如何实效玻璃纤维布的缠绕?
怎么施加预紧力?
由于本课题需要在复合管外层缠绕包裹一层玻璃纤维布,且要求在缠绕时要带有一定的初拉力,因此本课题拟采用卧式缠绕机的原理,由链条带动绕丝嘴作往复运动,并在封头端有瞬时停歇,芯模绕自身轴作等速旋转,调整两者速度可以实现平面缠绕、环向缠绕和螺旋缠绕。
在缠绕的过程中,使绕丝嘴带有一定的初拉力,以保证玻璃纤维布能够紧密缠绕,提高焊接质量。
为了保证管道的质量,要求聚四氟乙烯膜接口之间能够完全接合,因此在缠绕玻璃纤维布前需在聚四氟乙烯膜接口处施加额外的压力,本课题拟利用压紧螺钉在管道两端接口处施加一定的压力来实现。
5.如何进行加热焊接?
在最外层缠绕包裹一层耐高温纤维布,通过加热炉对聚四氟乙烯复合管加热,使得中间层的耦合剂熔融并粘接内层的PTFE管和外层的玻璃纤维布,从而制成聚四氟乙烯复合管。
本课题拟采用管道加热器来对PTFE复合管进行加热,并在PTFE膜的衔接处施加额外的压紧力,以保证能够充分焊接。
毕业设计(论文)开题报告
指导教师意见:
1.对“文献综述”的评语:
2.对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测:
指导教师:
年月日
所在专业审查意见:
负责人:
年月日
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