浅谈压路机机罩选材问题

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浅谈压路机机罩选材问题
　一、引言
　　自第一台压路机于1860年诞生于英国之日起，其机罩主体材料一直为钣金件。随着压路机技术的迅猛发展，工业造型成为继压路机功能、性能之后的第三大焦点，造型美观的大弧面、流线型机罩在压路机上得以普遍采用，从而使玻璃钢以其在造型工艺上的优势成为压路机机罩材料的首选，并大有取代钣金件之势。国外，诸如DYNAPAC、BOMAG等大公司于1998年起开始在其压路机机罩上大规模地使用玻璃钢制品；国内徐工于2000年开始率先在其压路机上使用了玻璃钢机罩，并在行业中掀起一股压路机造型改良的风潮。
　　众所周知，压路机一般都存放在户外，且经常在特殊工况(如高原地区)下施工作业，环境比较恶劣，这就要求压路机机罩除需具有质量轻，强度高，抗变形、抗老化、防水、防腐蚀的特性外，还需满足低温、高温、高辐射等特殊环境下的使用要求。
　　目前国内压路机通常使用的机罩材料有玻璃钢和钣金件两种。
　　二、玻璃钢在压路机机罩上的应用
! }  S) Y; |% r$ m　　1.玻璃钢的基本知识
- L7 A4 H) ^8 p' q$ t  I　　玻璃钢学名为玻璃纤维增强热固性塑料，是由合成树脂作为基体材料及其辅助材料和经过表面处理的玻璃纤维增强材料组成。
4 f# l2 l9 @( a! ]2 E$ _1 q　　玻璃钢按其基体材料可分为聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢、呋喃玻璃钢，由于机械强度、制造工艺性及成本方面的因素，目前玻璃钢机罩大多采用的是聚酯玻璃钢。
) R+ n( D0 m, A* {& k. s* P　　1)聚酯玻璃钢的化学成份及机械性能
( l/ Y) W' p# h- l  m% U　　不饱和聚酯树脂于1942年开始用于制备玻璃钢，此后在工业上得到了大规模应用，目前行业内大多数玻璃钢制品主要使用的是国产不饱和聚酯树脂通用型196＃，其主要成分：丙二醇，一缩二乙二醇，顺酐，苯酐；主要技术指标：酸值17～25，含固量64～70%，凝胶时间8～16分；固化的聚酯树脂(无填料)的典型性能如下表。
( X* l$ [; K7 v, C7 U　　2)玻璃钢的成型方法
5 m, w' _) n9 }　　根据制品不同特点，玻璃钢主要成型方法有五种：手糊法、模压法、缠绕法、拉挤成型法、树脂传递成型法。手糊法广泛用于整体制品和机械强度要求不高的大型制品，如汽车车身、船舶外壳、工程机械类罩壳等；模压法主要用于制作小型零件，对于大型机罩而言此法前期投入巨大，且一次模压成型困难，故此方法很少采用；其它三种方法通常只用于制作小型零件。
　　3)玻璃钢典型结构
　　玻璃钢层的结构随不同成型方法和用途而异，主要凭经验和试验确定。图1所示为用手糊法制作耐腐蚀玻璃钢设备的玻璃钢层典型结构。

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●耐腐层由表层和中间层组成，表层是接触介质的最内层，为玻璃纤维毡增强的富树脂层。
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　　●中间层由短玻璃纤维毡增强，厚约2mm，能在介质浸透表层后，不再浸透外层。

　　●外层亦称增强层，满足强度要求的一层，由无捻粗纱布、短纤维增强。

　　●最外层组成与表层相同，目的是使增强层不露在腐蚀的环境中。
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　　图1玻璃钢耐蚀设备的基本结构
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　　2.玻璃钢制备机罩的利与弊

* F" b. a8 k, u9 W, B　　压路机机罩结构一般尺寸较大，批量小，使用模压法成本太高，目前国内压路机机罩全部由手糊法制成。

) _% t; N+ u1 l+ p" n8 L- q　　玻璃钢制备机罩的主要优点：

　　1)成品重量较轻。玻璃钢密度小，强度大，比重只有普通钢材的1／4～1／16，机械强度却是钢的3～4倍。因制品结构原因，成品玻璃钢机罩厚度约为钣金件的3倍左右，但重量较之略轻。

　　2)成型性好。由于玻璃钢的制造工艺性好，机罩形状设计几乎不受工艺性限制，可以作大弧面、流线型等曲面设计，造型美观，这也是玻璃钢机罩最突出的优点。图2为典型玻璃钢机罩外观。

) B' j" u2 z$ \1 U% y　　3)成品制造周期短：玻璃钢机罩具有市场响应快速的特点，特别适于新品开发，可大大缩短生产周期，一般一个月即可完成从设计到成品。
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　　4)玻璃钢机罩耐气候性、耐腐蚀性较好，主要取决于胶衣树脂的质量。玻璃钢不仅不会像金属那样生锈，也不会像木材那样腐烂而且几乎不被海水、油、盐类等介质侵蚀，可以在某些场合代替不锈钢。
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　　玻璃钢制备机罩的主要不足之处：

/ ^5 j  w/ b+ \6 Z5 b0 l( o/ ~　　1)玻璃钢拉伸强度高，在260～400Mpa左右，但其剪切强度只有拉伸强度的50%，层剪切强度只有拉伸强度的5～10%，即玻璃钢性坚硬但脆。
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% p, l, a- O7 l+ ?% ?7 p" N$ t9 L　　2)油漆的界面处理有难度，若处理不当易在油漆表面形成细小裂纹和针孔状气泡。
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　　3)玻璃钢机罩虽工艺性好，但受人为因素影响大，要求技术工人操作熟练，手法好。
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# t; i2 N& d7 H0 v+ l+ A/ w　　4)玻璃钢机罩损坏时需要专业人员使用专用的材料，这为玻璃钢机罩的维修增加了难度。
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, ]3 a% C# {: P( m/ B! U- H　　5)玻璃钢制品不符合国家有关环保、节能要求，制造用交联剂对人体伤害大，废弃后无法回收利用。
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　　图2玻璃钢机罩
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　　三、钣金件在压路机机罩上的应用
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9 v$ f4 v- l- R& Z4 u) T- H　　1.钣金件机罩的用材
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　　鉴于钣金件机罩加工成形受限，目前在批量不大的情况下，行业内制造厂主要是利用金属的塑性进行手工制作，一般选用热轧钢板，常用材料Q235-A，厚度一般为2mm；也可选用表面质量好、光滑、美观的冷轧钢板，此类钢板成本高，几乎是热轧钢板的两倍价格，常用材料ST12(Q195)，厚度用1.2～1.5即可。

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　大批量生产时，可选用冷轧钢板进行压力加工，能够获得极佳的流线分布及较高的材料利用率，并具有较高的生产率，易实现机械化和自动化，但须开模具，开发成本高，这一成型方法目前国内应用较少。
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4 o  [! f/ c  _* E/ \' Z% i3 E! v2 s　　2.钣金件制备机罩的利与弊
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% f7 `& n' c! j) P# H. x$ q　　玻璃钢机罩出现之前，压路机机罩由钣金件一统天下，即便当前，钣金件机罩仍显示着其特有的优势：
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' T! P# g- J9 e! l# A5 y; ~　　1)没有特殊造型要求的钣金件机罩的结构和制造相对简单，不需要特殊设备。图3为典型钣金件机罩外观。
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; x" O& a7 u3 |- J' a: c　　2)钣金件机罩的外观质量易于控制，油漆效果质感好。

　　3)具有极佳的可维修性。机罩在使用过程中受损后，一般可及时、就地修复使用，在方便用户使用上更具有实际意义。
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　　4)钣金件制品符合国家有关环保及节能要求，制品废弃后方便回收进行二次利用，不会造成环境污染及原材料浪费。
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- Z9 L  {$ b4 _　　钣金件机罩亦有不足之处：
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　　1)钣金件流线型造型工艺复杂，特别是具有大弧面造型的机罩，成本很高。

　　2)钣金件机罩制造过程中，若表面未打磨彻底则极易形成从漆底由内而外的锈蚀；漆面老化或受损后，若不及时修补也会引起锈蚀，造成较高的使用、保养费用。
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+ J( h  O: |; y" q( M, \& @　　四、玻璃钢机罩及钣金件机罩前景展望
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2 s$ a4 D$ c2 }5 p, _　　近年来，压路机机罩大多选择用玻璃钢制备，主要是因为玻璃钢的造型工艺简单、质轻、高强等优点，这既是技术进步的体现，也是压路机行业的无奈之举。

　　1.玻璃钢机罩技术进步背后的尴尬

! f: V# I. l% H( k0 q　　玻璃钢作为一种新材料出现以后，逐步代替部分木材、陶瓷、金属制品，且成功地用于制备压路机机罩，这本身就是技术进步的体现，从国外压路机机罩的发展也能看出这一点。
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　　近年国内有股压路机机罩返回钣金件的“逆流”在涌动，除玻璃钢的制备过程对操作人员身体有危害，主要是应用上存在一些问题，原因不外有三：玻璃钢机罩较钣金件机罩成本较高、表面质量差、维修不便。

+ E. a$ R' R. A8 C8 U　　●在国内用手糊法制备玻璃钢机罩的情况下，玻璃钢机罩较钣金件机罩成本略高是合理的，但目前玻璃钢机罩存在“暴利”现象，其主要原因是机罩内不合理加筋以及玻璃钢配方中“掺假”增加了玻璃钢机罩的重量，此类问题可通过细化技术协议及商务谈判加以解决。
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　　●玻璃钢机罩表面质量差完全可以通过制造工艺改进、选择合适的油漆及严把质量关得以控制。

" Q: j% s3 t- V　　●对于一般用户而言玻璃钢机罩维修不便的确没有很好的解决方案，但在玻璃钢机罩各项性能均能达标的情况下，玻璃钢机罩损坏的几率是很小的。
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' h) r9 [+ P" X1 w. \　　2.钣金件机罩仍大有可为
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　　从汽车行业的工业化生产开始，其巨大的单品种产量和高额附加值，使其为造型而付出的高昂模具费在每台车上的体现变得微不足道，虽然偶见玻璃钢覆盖件混杂其中，但目前钣金件仍是汽车覆盖件的不二之选。
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0 B5 V5 a- U- g# y$ z# T+ R0 ]　　也许从钣金件在汽车行业上的应用可以预见压路机机罩的未来，目前由于压路机批量小，高昂的模具费用让钣金件机罩望而却步，这也是压路机机罩放弃钣金件转向玻璃钢的无奈之所在。随着技术进步，这种状况有望改变，新兴的低熔点铋基合金模可以部分替代钢模，成本比制造钢模低得多，使得有造型要求的压路机罩选用钣金件进行低成本、大规模制备成为可能。

　　结束语

　　综上所述，钣金件模具的成本问题，玻璃钢的环保及制造问题，二者之间，问题解决的越早、越彻底者，将会在有造型要求的压路机机罩上占得先机，但目前玻璃钢机罩和钣金件机罩仍将盘踞在各自并不稳定的领地。