一种零负泊松比金属骨架复合挠性接管及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种零负泊松比金属骨架复合挠性接管及其制备方法，包括挠性管体以及设置在挠性管体上、下方的端口接口法兰，所述挠性管体由多个空间棱锥形结构单元组成，每个空间棱锥形结构单元由金属丝基本单元和橡胶单元聚合物层组成，用以呈现零负泊松比力学性能。本发明专利技术采用双相复合的材料形式，既保留金属骨架优越的力学性能，又保证挠性接管拥有足够的刚度和强度，解决了现有技术中挠性接管不耐高温、高压、高速等工况。此外，本装置采用特殊的空间棱锥形结构，使得带金属丝基本单元的金属丝网骨架层呈现零/负泊松比的力学性能，提升管件抗冲击、减振降噪、位移补偿等方面的综合性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种零负泊松比金属骨架复合挠性接管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种零负泊松比金属骨架复合挠性接管及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着机械装备高性能的发展，尤其是管路系统减振降噪、耐高压、抗大变形等技术需求，挠性接管的使用频率日益增高，对其的综合力学性能和安全可靠性要求越来越高。现有的挠性接管主要有三类，即真空橡胶管、塑料管和波纹管。这三类挠性接管在高温、高压、大载荷冲击条件下，工作寿命往往低于额定寿命，难以满足技术要求。
[0003]现有的金属波纹管为使得其具有一定柔度和弹性，一般壁厚较薄，导致整体的刚度和强度降低。因此在强冲击载荷条件下，金属波纹管的受载能力低，容易造成零件失效。相对的，提升金属波纹管的壁厚，就会降低金属波纹管柔度和弹性。
[0004]传统的真空橡胶管及塑料管的制作工艺简单，拥有一定位移补偿的能力。但是由于本身制作材料强度低，导致这类挠性管的使用场所受限制，如在高压高温管道体系中挠性低，位移补偿和减振表现不理想。

技术实现思路

[0005]本专利技术对上述问题进行了改进，即本专利技术要解决的技术问题是提供一种零负泊松比金属骨架复合挠性接管及其制备方法，提升管件抗冲击、减振降噪和位移补充的综合性能，适用于各类复杂的工作条件，同时具有零/负泊松比力学特性，还能减小载荷带来的形变影响。
[0006]本专利技术是这样构成的，它包括挠性管体以及设置在挠性管体上、下方的端口接口法兰，所述挠性管体由多个空间棱锥形结构单元组成，每个空间棱锥形结构单元由金属丝基本单元和橡胶单元聚合物层组成，用以呈现零负泊松比力学性能。
[0007]进一步的，多个空间棱锥形结构单元由金属丝网骨架层和橡胶聚合物层构成，所述金属丝网骨架层由多个金属丝基本单元构成，所述橡胶聚合物层由多个橡胶单元聚合物层组成。
[0008]进一步的，所述金属丝基本单元包括至少两根金属丝，两根金属丝中部交叉设置并呈棱锥形，橡胶单元聚合物层包裹住两根金属丝并呈内部为空腔的棱锥形。
[0009]进一步的，所述金属丝网骨架层采用金属丝编网装置制成，所述金属丝编网装置包括由上至下依次设置的上限位单元、多个立柱和下限位单元，多个立柱包括外立柱和内立柱，多个内立柱呈圆周分布且间隔设置，多个外立柱呈圆周分布且间隔设置，所述内立柱与外立柱错位设置。
[0010]进一步的，所述外立柱沿外立柱长度方向设有多个外孔，所述内立柱沿内立柱长度方向设有多个内孔，外孔和内孔上穿设有可拆卸的定位环，用以金属丝按照一定规律依次缠绕编制成多个金属丝基本单元。
[0011]进一步的，所述上限位单元上方设置有上端盖，所述下限位单元下方设置有下端
盖。
[0012]进一步的，所述上限位单元中部与下限位单元中部之间设置有中心轴。
[0013]进一步的，所述上限位单元下表面、下限位单元上表面均设置有环槽，所述环槽外圈边缘设有多个外弧形孔，所述环槽内圈边缘设有多个内弧形孔，所述环槽内安装有固定压环。
[0014]进一步的，所述挠性管体由在金属丝网骨架层内外安装组合模具后灌入橡胶聚合物硫化而成，所述组合模具包括外组合模具和内组合模具，所述外模具组合内部设置有多个棱锥腔；所述内组合模具中部穿设有支撑柱，所述内组合模具外部设置有多个棱锥体。
[0015]进一步的，所述外组合模具外部设置有卡扣，所述外组合模具由多个外模具拼接环绕成空心圆柱形；所述内组合模具由内模具A、内模具B、内模具C、内模具D和内模具E组成。
[0016]进一步的，一种零负泊松比金属骨架复合挠性接管的制备方法，包括步骤如下：（1）装配好金属丝编网装置，并通过金属丝编网装置上编织多个金属丝基本单元，制成金属丝网骨架层；（2）金属丝网骨架层上、下端焊接端口接口法兰；（3）将外组合模具套在金属丝网骨架层外部，通过卡扣固定柱外组合模具；（4）将内组合模具安装在金属丝网骨架层内部，并在内组合模具中部穿入支撑柱进行定位；（5）组合模具内部通入橡胶聚合物硫化成型，将多个金属丝基本单元包裹起来，形成挠性管体；（6）挠性管体制作完成后，卸下卡扣，将外组合模具脱离挠性管体；（7）取出支撑柱，先拆除内模具E，然后按照顺时针方向撤出内模具A、内模具B、内模具C、内模具D。
[0017]进一步的，在步骤（1）中，金属丝编网装置装配时，首先在上限位单元、下限位单元上安装好固定压环，在下限位单元下方安装下端盖，然后将支柱、中心轴按照下限位单元上表面的预设位置孔位插入，再将上限位单元安装在支柱上方，最后在上限位单元上方安装上端盖。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：（1）本装置采用特殊的空间棱锥形结构单元按圆周方向阵列组合而成，能够呈现零/负泊松比力学性能，增强整体抗冲击和位移补偿的能力，相比传统的挠性接管有更长的工作寿命。
[0019]（2）本装置的金属丝网骨架层的制备可以根据不同的工作载荷，调整金属丝基本单元在支柱上外孔、内孔的定位以及位置，改变棱锥形的角度、长度大小大小，使双相复合后的挠性管体展现不同的泊松比，更好的适应复杂多样的工作环境。
[0020]（3）本专利技术采用双相复合的形式，挠性管体结构分为金属丝网骨架层和橡胶聚合物表层。这样的形式可以保证金属骨架复合挠性接管在拥有较高柔度和弹性的前提下，同时拥有高强度和高刚度的力学性能，使其能在高温、高压、大变形工况下，提升抵抗损伤、延长使用寿命、位移补偿、耐疲劳、高强度等方面的多功能特性。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例结构示意图；图2为本专利技术实施例金属丝编网装置结构示意图；图3为本专利技术实施例组合模具和挠性管体爆炸图；
图4为本专利技术实施例空间棱锥形结构单元结构示意图；图5为本专利技术实施例金属丝基本单元结构示意图；图6为本专利技术实施例金属丝网骨架层局部示意图；图7为本专利技术实施例上限位单元或下限位单元结构示意图；图8为本专利技术实施例固定环与立柱结构示意图；图9为本专利技术实施例内组合模具俯视图；图中：1
‑
端口接口法兰；2
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挠性管体；3
‑
金属丝网骨架层；4
‑
金属丝编网装置；41
‑
上限位单元；42
‑
立柱；421
‑
外立柱；4211
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外孔；422
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内立柱；4221
‑
内孔；43
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上端盖；44
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下端盖；45
‑
中心轴；46
‑
环槽；47
‑
外弧形孔；48
‑
内弧形孔；49
‑
下限位单元；5
‑
空间棱锥形结构单元；51
‑
金属丝基本单元；511
‑
金属丝，52
‑
橡胶单元聚合物层；6
‑
固定压环；7
‑
外组合模具；71
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种零负泊松比金属骨架复合挠性接管，其特征在于，包括挠性管体以及设置在挠性管体上、下方的端口接口法兰，所述挠性管体由多个空间棱锥形结构单元组成，每个空间棱锥形结构单元由金属丝基本单元和橡胶单元聚合物层组成，用以呈现零负泊松比力学性能。2.根据权利要求1所述的一种零负泊松比金属骨架复合挠性接管，其特征在于，多个空间棱锥形结构单元由金属丝网骨架层和橡胶聚合物层构成，所述金属丝网骨架层由多个金属丝基本单元构成，所述橡胶聚合物层由多个橡胶单元聚合物层组成。3.根据权利要求1所述的一种零负泊松比金属骨架复合挠性接管，其特征在于，所述金属丝基本单元包括至少两根金属丝，两根金属丝中部交叉设置并呈棱锥形，橡胶单元聚合物层包裹住两根金属丝并呈内部为空腔的棱锥形。4.根据权利要求1所述的一种零负泊松比金属骨架复合挠性接管，其特征在于，所述金属丝网骨架层采用金属丝编网装置制成，所述金属丝编网装置包括由上至下依次设置的上限位单元、多个立柱和下限位单元，多个立柱包括外立柱和内立柱，多个内立柱呈圆周分布且间隔设置，多个外立柱呈圆周分布且间隔设置，所述内立柱与外立柱错位设置。5.根据权利要求4所述的一种零负泊松比金属骨架复合挠性接管，其特征在于，所述外立柱沿外立柱长度方向设有多个外孔，所述内立柱沿内立柱长度方向设有多个内孔，外孔和内孔上穿设有可拆卸的定位环，用以金属丝按照一定规律依次缠绕编制成多个金属丝基本单元。6.根据权利要求4所述的一种零负泊松比金属骨架复合挠性接管，其特征在于，所述上限位单元上方设置有上端盖，所述下限位单元下方设置有下端盖。7.根据权利要求4所述的一种零负泊松比金属骨架复合挠性接管，其特征在于，所述上限位单元中部与下限位单元中部之间设置有中心轴；所述上限位单元下表面、下限位单元上表面均设置有...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛新，吴芳，邵一川，陈小超，廖娟，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：