近年来，以合成树脂为基体材料，以玻璃纤维及其制品为增强材料组成的复合材料（玻璃钢）生产工艺技术发展很快，机械化、自动化水平不断提高，新的高效生产方法不断出现。已在生产中采用的成型方法（工艺）主要有手糊、喷射、层压、SMZ、缠绕、注射、拉挤、模压等成型工艺。

    生产复合材料制品的特点是材料的形成与制品的成型是同时完成的，玻璃钢锚杆的生产自不例外。因此，成型工艺必须同时满足玻璃钢锚杆的性能、质量和经济效益等多方面因素的基本要求。在确定成型工艺时，主要考虑了以下三个方面：1.玻璃钢锚杆的外型构造和尺寸大小；2.玻璃钢锚杆的性能和质量要求，如锚杆的物化性能、强度等；3.综合经济效益。

    但目前生产玻璃钢锚杆主要采用普通拉挤、拉挤模压成型工艺。尽管连续拉挤成型生产工艺虽然机械化、自动化程度高，经济效益好，制品的轴向抗拉强度高，但只能生产等直径的实心棒材，不能满足新型玻璃钢锚杆的外型结构设计，而且生产出来的制品抗剪切能力小，所以不能简单套用。

    2001年矿业大学曾经使用拉挤模压复合成型工艺，拉挤模压复合成型工艺的原理是，浸胶后的玻璃纤维无捻粗纱在牵引装置的作用下，被牵引经预成型后进入热成型组合模具，然后夹头在扭转装置的作用下迅速扭劲，在树脂加热固化但未完全固化，树脂还具有一定的变形能力时，组合模具上方的活动模下压，树脂和增强材料随之流动，发生变形，填满模具型腔的各个部位，由于组合模具型腔的尾段为楔锥形，故成型后的制品即可满足新型玻璃钢锚杆的外型结构设计要求。成型物继续受热固化后，活动模上移，然后牵引出模，定长切割。采用这一工艺生产的锚杆虽然符合玻璃钢锚杆的外型结构要求，但却有模具复杂，尾部难于加工的缺点。

2.1新型玻璃钢结构

    新型玻璃钢锚杆结构如下图1所示，这种锚杆由杆体、抗扭加强筋和锚尾组成。锚杆杆体为直杆，采用玻璃钢制作而成：杆体中的纤维方向沿杆体轴向方向，用于承受锚杆的拉伸力；抗扭加强筋由浸胶玻璃纤维束在杆体周围缠绕制成，呈左旋方向分布，可以增加锚杆的抗扭强度。锚尾是带有金属套管，其上加工有螺纹。金属套管锚尾的套管与玻璃钢杆体的连接采用一段或几段带有锥度的凹槽，将金属套管压入到玻璃钢杆体中，形成二者的相互嵌接，使二者形成一个整体，提高连接强度。

    考虑到生产玻璃钢制品的特点是材料的形成与制品的成型是同时完成的，为寻找到既能成型出符合新型玻璃钢锚杆的外型结构设计，又能满足玻璃钢锚杆的力学性能要求、同时机械化、自动化程度高，有较好综合经济效益的成型工艺，本课题组通过大量研究和试验，找到了一种新的成型工艺方法―间歇式拉挤锚尾后固化成型工艺。                                                 

2.2间歇式拉挤锚尾后固化成型工艺原理

    间歇式成型工艺的原理是，浸胶后的玻璃纤维无捻粗纱在牵引装置的作用下，被牵引经预成型后进入蒸汽加热成型模具，如下图1（图略）所示两模具间留有100mm间距作为锚尾，从而使锚尾易于加工，故成型后的制品即可满足新型玻璃钢锚杆的外型结构设计要求。模具加热5分钟后，模具内杆体固化，然后牵引出模，定长切割。接下来锚杆尾部套上铁套管，通过锁紧机构使铁套管与杆体形成一个整体，后将杆体放入后杆体放置于80℃的烤箱中，从而使未固化的锚尾部分得到固化。

2.3间歇式拉挤锚尾后固化成型工艺过程

    拉挤模压复合成型工艺过程由玻璃纤维粗纱排布、浸胶、预成型、入模加热固化、牵引、定长切割、锚尾紧固等环节组成。具体工艺流程如图3（图略）所示。

    玻璃纤维无捻粗纱从放置在纱架上的纱筒内壁引出，经导向环、分纱板均匀排布后进入浸胶槽浸胶，浸胶后的纱束（纤维/树脂混合物）经过挤胶，排除多余树脂和气泡后，进入预成型模具。预成型模具是根据玻璃钢锚杆杆体的断面形状和尺寸要求而配置的导向赋型装置。浸胶的纱束在通过预成型模挤压实的过程中，进一步排除多余的树脂和气泡，并完成初次赋型。初步赋型后的浸胶纱束被牵引迅速进入带加热装置的组合模具，此时牵引装置停止动作，制品在组合模具内受热固化，待完全固化后，牵引装置再次开始动作，将制品拉出模具，然后定长切割，启动锁紧油缸锁紧锚尾，后得到玻璃钢锚杆。

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3.1金属套管与与杆体的连接性能

    为了克服以往成型工艺中，锚尾性能不佳，故采用锚尾后固化成型工艺，所以金属套管与杆体的连接性能是评价此成型工艺优劣的一个主要标准。

    衡量锚杆力学性能好坏重要指标是抗拉拔力大小和锚杆的延伸能力。直径为16mm的压痕式金属套管锚尾玻璃钢锚杆的延伸量与抗拉拔力关系的典型曲线如图2（图略）所示。该图表明，这种锚杆的工作状态可以分为急增阻和降阻两个工作阶段。

    在急增阻工作阶段，在变形很小时抗拉拔力上升很快，直至达到其极限抗拉峰值，这一阶段锚杆主要发生弹性变形。在降阻工作阶段，锚杆的抗拉拔力从峰值强度86kN开始抗拉拔强度逐渐降低，同时在产生一定的延伸量，后锚杆完全破坏。

    锚杆的出现上述两种工作状态，是压痕式金属套管锚尾玻璃钢锚杆的特殊结构决定的，这一结构是依靠间歇式拉挤锚尾后固化成型工艺实现的，在金属套管锚尾与玻璃钢杆体未发生相对滑动之前，锚杆的抗抗拉拔力可以一直保持上升状态，直至达到峰值抗拉拔力；一旦外部载荷超过该峰值，金属套管锚尾与玻璃钢杆体之间就会发生相对滑动，同时使它们之间的固结强度遭到一定程度的损失，但由于金属套管锚尾与玻璃钢杆体之间的连接关系较好，锚杆的抗拉拔力在发生下降后，还可使锚杆的强度保持在一个较高的水平^[1]。

    锚杆的抗拉试验结果表明，玻璃钢锚杆的抗拉强度大于80kN，并有一定的延伸量，完全可以满足煤帮锚杆的要求（煤帮锚杆抗拉强度一般要求为大于50kN）

    衡量锚杆力学性能好坏重要指标是锚杆的抗拉伸能力。实验试件为采用本工艺制成的圆截面直杆，长度为300mm，其中两端各100mm为夹具所夹持，中间100mm为工作区，试件直径为16mm。试验在万能试验机上进行，所得数据见如表1所示。

表1锚杆拉伸实验数据结果

编号	直径/mm	横截面积/mm	破断力/KN	破断应力/MPa
1	16	201.06	75.0	373.02
2	16	201.06	93.5	462.54
3	16	201.06	82.5	410.32
4	16	201.06	68.0	338.82

    通过对实验结果的分析得到：当杆体直径为16mm、即使是在试验发生意外的情况下（内锥套和试件脱离），小拉力仍能达到68.0KN，破断拉力达到338.82Mpa，达到了预期的如杆体直径16mm，破断力达到40-60KN的要求。所以这种结构的锚杆满足煤帮锚杆的要求（煤帮锚杆抗拉强度一般要求为大于50kN）^[2]。

4 结 语

    间歇式拉挤锚尾后固化成型工艺很好地满足了玻璃钢结构、性能要求，与其它成型工艺相比还具有工艺简单，经济效益好等优点，通过实验，说明采用此成型工艺生产的玻璃钢锚杆各项性能指标均达到或超过标准。

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[1] MA Nianjie. The new structure of fibre glass reinforced plastics bolt[J]. Journal of Coal Science &

Engineering (China), 2003, (7).

[2] 杨振茂,马念杰等. 玻璃钢锚杆试验研究[J]. 煤炭科学技术,2002,(2).

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MA Nian-jie,  LI Ying-ming

( China University of Mining and Technology, Beijing 100083, China)

    Abstract: The author puts forward the moulding technology of FRP bolt with new structure called batch pulling and FRP bolt-end solidified lately on the base of analysis of FRP bolt style and present moulding technology. The experiment is done on bolt with the moulding technology. It turns out all kinds of performance reach or surpass the national standard. In a word, the mouding technology is worth popularizing and applying.

    Key words: FRP; bolt; moulding technology; bolt-end solidifying lately