玻璃鋼制造業在軍事方面的應用 zund切割機-玻璃纖維樹脂複合材料台中雷射切割雕刻代工－林嘉如焦點新聞熱搜

人類使用復合材料的歷史可以追溯到遠古時代。早在六千年前，陜西半坡人就知道用稻草與泥土混合，得到既優于稻草、又優于泥土的筑墻材料；元代的弓是用木材、纖維、牛角幾種材料巧妙復合而制成的武器；古埃及人在公元前已經利用把木材重新排列做成與現代膠合板相似的疊層材料；這是原始而古老的復合材料。
　　作為近代復合材料之一的玻璃鋼是從本世紀40年代、第二次大戰時期發展起來的。玻璃鋼是以玻璃纖維(如玻璃纖維織物、短切氈、玻璃纖維氈)為增強材料，以合成樹脂(如聚酯樹脂、環氧樹脂)為基體而制成的一種復合材料。不同樹脂和不同玻璃纖維制品復合，可以做成各式各樣性能不同的玻璃鋼產品。
　　玻璃鋼一經問世，就以其優異的性能向各個領域滲透，在國外許多有著迅速、長期、穩固地發展。同其它新材料、新技術一樣，它首先用于軍事目的，特別是航空、航天領域，隨后向民用方面發展。
　　美國從1935年起，玻璃纖維的制造有了較大的發展，1938年成立歐文斯・康寧玻璃纖維公司，這是上家玻璃纖維企業；1939年發明了低壓不飽和聚酯樹脂；1944年，美國空軍發展中心設計制造了一架主要構件是玻璃鋼的飛機，且試飛成功；美國海軍于1946年建造了上早的長8.53米聚酯玻璃鋼工作艇，以后又規定長30米以下的船體一律采用玻璃纖維復合材料制造。另外，美國的XM?202型66毫米4管發射器的發射筒，XM73式81毫米反坦克火箭發射筒，M68型105毫米炮管熱護套均由玻璃鋼制成。
　　50年代以后，美國開始研制火箭發動機外殼并采用玻璃鋼結構。“北極星A?3”潛地導彈的一、二級發動機殼體和“紅石”導彈節的殼體也是用玻璃鋼(聚氰氨)制造的。
　　英國、法國、德國、意大利、前蘇聯等相繼在飛機、導彈、潛艇、坦克、火炮上采用了這種復合材料。進入70年代，玻璃鋼船舶發展較快，西方各主要工業國都朝大型化方向發展，尤其是玻璃鋼掃雷艇，其長在40米以上的有美國MSO號，前蘇聯“卓婭”號、“安德留莎”號，意大利“勒里希”號，英國“威爾頓”號和“布萊康”號，其中“布萊康”號則是當代上大的掃雷艇，居領先地位。美國的“畢加索”號攻擊艇(水翼艇)高航速可達103節，速度之快令世人驚嘆!
　　玻璃鋼工業起步較晚，但發展迅猛，在國防建設上越來越顯示出強大的生命力。玻璃鋼飛機螺旋槳、風葉片，迫擊炮座板、送彈器、炮管熱護套，彈藥引信體上的引信體、擊針桿，“長二捆”火箭發動機殼體和碳/石英或碳/碳復合材料制成的洲際導彈端頭防熱帽、發動機噴管等均采用玻璃鋼制造。
　玻璃鋼在艦船和武器裝備中也發揮著重要的作用。繼1958年在上海首先研制成功聚酯玻璃鋼工作艇以來，在玻璃鋼掃雷艇、軍用沖鋒舟、救生艇、巡邏艇、偵察艇，潛艇用聲納導流罩，某護衛艦上的雷達罩，雙100毫米、雙37毫米艦炮炮塔(見題圖)，HQ?61B艦對空導彈發射筒蓋等均又相繼采用這種材料制造。
　　玻璃鋼復合材料有著其它許多材料不可比擬的優點。首先，它的密度在1.4～2.0g/cm3之間，只有鋼的1/4～1/5，比鋁小1/3左右，比強度超過一般鋼材、合金鋼、鋁合金。因此，在火箭、導彈等要求減輕重量、提高效率的構件及產品中，具有卓越的成效。由“北極星”潛地導彈的一、二級發動機殼體所用材料與射程的關系，不難看到這種材料的優越性。“北極星”A?3一、二級結構比A?1的鋼質發動機殼體減輕重量50％～60％。使成本降低了66％，射程增加一倍。而美國航天飛機每減輕結構重量1千克，其發射費用可降低15000美元。對于衛星來說，減少衛星的結構重量所占衛星總重量的比例已成為衡量衛星技術的重要標志之一。
　　玻璃鋼不僅具有電絕緣性能好，在高頻作用下仍能保持良好的介電性能，而且具有不受電磁作用，不反射線電波，微波透過性好等優點。
　　對于飛機、艦船、地面雷達站的天線罩來說，要求所用材料既要有良好的電磁波透波率(一般要求透波率在75％～95％以上)，又不影響信號的接收或反射，同時還要有高的強度，耐腐蝕、老化等性能，而玻璃鋼正是具有這些優良性能的佼佼者。近代復合材料的個產品就是1940年制造的軍用飛機的雷達天線罩。生產的雷達罩，大的直徑達44米，它能抵御45米/秒的風速，透波率為95％以上。
　　玻璃鋼的導熱系數相當低，只有金屬的1/100～1/1000，有些玻璃鋼的耐瞬時高溫性能十分突出，是一種很好的耐燒蝕隔熱材料。如美國“發現者”號航天飛機使用尼龍/酚醛或玻璃鋼蜂窩加強的低密度燒蝕材料。
　　它可起到有效保護航天飛機在穿越大氣層時能夠承受5000～10000K的高溫高速氣流的作用。玻璃鋼具有輕質高強、絕緣、耐蝕、耐熱、隔音、防振等優點，成型工藝簡單、方便，生產周期短，是一種功能和結構特性兼具的新型材料。但是，玻璃鋼也同其它材料一樣，有一些缺陷和不足。其一是彈性模量小，只有鋼的1/10，即比模量小。因此，在玻璃鋼結構中，常感剛性不足而出現較大的變形。在工程上，為了滿足結構剛度的需要，可以采用曲面結構、夾層、加強肋的形式，或使用高強度、高模量的纖維，如石墨、克夫拉。
　　這是近年來研究、開發的一些新型高性能纖維復合材料。法國“幻影”2000尾翼及操縱面是用硼和石墨復合材料制成的，美國“三叉戟”潛對地遠程導彈的一、二、三級固體結構采用克夫拉替代玻璃纖維的復合材料后，重量減輕了35％以上，此一項使射程增加了500千米。值得一提的是8客座“里爾・芳”2100小型客機幾乎全部用石墨增強復合材料制造，80客座波音767大型客機也用高性能纖維復合材料作主承力件，這極大地推動了復合材料在重要構件上的應用。
　　另外，玻璃鋼長期耐高溫性與金屬相比，相差甚遠，它的機械強度會有明顯下降。即使耐高溫玻璃鋼如脂族環氧玻璃鋼、雙馬來聚酰亞胺玻璃鋼，長期工作溫度只能在200～300℃之內。但玻璃鋼的低溫性能是良好的。
　　它不會像金屬材料那樣出現低溫脆性，有試驗表明－70℃左右玻璃鋼層板的沖擊韌性有隨溫度下降而上升的趨勢。
　　玻璃鋼作為結構材料具有輕質高強等一系列的優良性能是在正確的設計、合理的成型工藝條件下才能確立的。
　　玻璃鋼的突出特點是各向異性，在不同的方向上有不同的力學性能，它的材料和產品是在同一工藝流程中同時形成的。它更適合于整體成型及對形狀復雜、不必定型的產品，使之減少零件數目，避免接頭過多，降低應力集中。
　　玻璃鋼產品的力學、物理性能除了取決于纖維、樹脂的種類及體積含量外，它的成型方法也是決定的因素。
　　在設計上，根據玻璃鋼的性能可設計性，人們可以通過合理的鋪層設計(纖維排列方向、鋪層次序、層次)，得到強度和剛度較為合理的結構。因為大多數構件所承受的不只是一個方向的應力。在鋪貼工藝中，一般來說，0°層纖維主要承受主方向的正載荷，±45°層承受相對于該軸的扭矩，90°層承受橫向載荷，使之滿足產品的技術要求，實現產品的優化設計。
　　玻璃鋼作為現代復合材料的開路先鋒，從20世紀中葉開始興起，已經走過了半個世紀的路程，成為極其重要的工程材料。從發展情況來看，與高性能復合材料相比，玻璃鋼的材料來源廣泛，價格低廉，工藝日趨完善，使玻璃鋼在復合材料大家庭中所占的地位顯得更加重要，并將得到進一步的發展。展望未來，復合材料將會是21世紀材料的主宰，人類正在迎接復合材料的時代。
注：實際上風力機的葉片正是玻璃鋼以及碳纖維等復合材料，正是由于玻璃鋼具有密度小、強度高等優點，才使風力機的大型化成為可能。

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