可调节复合材料管性能的复合成型方法及生产线技术

本发明专利技术的一个技术方案是提供了一种可调节复合材料管性能的复合成型方法。本发明专利技术的另一个技术方案是提供了一种可调节复合材料管性能的复合成型生产线，其特征在于，在不改变模具的情况下，能够根据上述的复合材料管复合成型方法所得到的纤维布铺设角度α、缠绕角度β、混合编织角度γ、铺层纤维根数N调节工艺参数，从而生产得到满足设计性能要求的产品。本发明专利技术提出根据复合材料管性能要求调控其内部结构的复合材料管复合成型生产线，可在不改变模具的情况下，根据需要调节复合材料管的内部结构，从而使其在不同的应用场景下具备较高的力学性能，从而扩大应用领域，降低生产投入，提高生产效率。高生产效率。高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
可调节复合材料管性能的复合成型方法及生产线


[0001]本专利技术涉及一种复合材料管的复合成型方法以及采用该复合成型方法的生产线。

技术介绍

[0002]高性能纤维复合材料由于其轻质高强的优越性能，被越来越多的应用于各个领域。高性能纤维复合材料以铺层、缠绕和拉挤等制备手段为主，其中，拉挤是效率最高、最适合大批量生产的制备手段。
[0003]目前，拉挤制备的高性能纤维复合材料，以型材和管材为主，多用于力学性能要求不太高的场合。对于综合力学性能要求高的构件，当前主要以铺层为主。由于铺层可调节纤维走向，可预先计算并设计好纤维铺设方向，从而满足不同力学性能要求。但铺层效率低，人力成本高，不适合大批量生产。提高拉挤复合材料产品的力学性能以适应大批量生产是复合材料制备的难题。
[0004]目前，拉挤复合材料管的制备手段，是通过在纤维布外增加铺层以提高复合材料管的力学性能。这种结构的复合材料管拉挤生产线适应性差，产线建造完成后，其生产的复合材料管的力学性能基本就确定了，不能有针对性地制备与应用场合适应的、综合力学性能较高的复合材料管。对于综合力学性能要求不一样、应用领域不一样的复合材料管，若根据要求简单地改变产线上某一种工艺参数，而其他参数不变的话，势必会造成预成型体厚度及尺寸改变的问题，比如需要调节环刚度时，则需要增加或减少缠绕纱的数量，若其他工艺参数不变，则预成型体厚度会变化，从而导致所需外模尺寸变化，这样的生产线必须重新改造，更换模具和相应的辅助设备等，即不能针对不同的复合材料管柔性生产。
专利技术内容
[0005]本专利技术要解决的技术问题是：不能针对不同的复合材料管柔性生产。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术的一个技术方案是提供了一种可调节复合材料管性能的复合成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]步骤1、建立轴向拉伸/压缩性能E1与纤维布铺设角度α、缠绕角度β、混合编织角度γ、铺层纤维根数N的函数关系，有：E1＝f1(α,β,γ,N)；
[0008]建立抗弯性能E2与纤维布铺设角度α、混合编织角度γ、铺层纤维根数N的函数关系，有：E2＝f2(α,γ,N)；
[0009]建立抗剪性能E3与纤维布铺设角度α、混合编织角度γ、铺层纤维根数N的函数关系，有：E3＝F3(α,γ,N)；
[0010]建立环刚度E4与缠绕角度β、混合编织角度γ、铺层纤维根数N的函数关系，有：E4＝f4(β,γ,N)；
[0011]步骤2、建立四元一次方程组，如下式所示：
[0012][0013]步骤3、获得所需成型的复合材料管的设计轴向拉伸/压缩性能E1、设计抗弯性能E2、设计抗剪性能E3以及设计环刚度E4，根据步骤2建立的四元一次方程组求解得到对应的纤维布铺设角度α、缠绕角度β、混合编织角度γ、铺层纤维根数N；
[0014]步骤4、在不改变模具的情况下，根据步骤3计算得到的纤维布铺设角度α、缠绕角度β、混合编织角度γ、铺层纤维根数N调节复合成型生产线的工艺参数，成型得到满足设计性能要求的产品。
[0015]本专利技术的另一个技术方案是提供了一种可调节复合材料管性能的复合成型生产线，其特征在于，在不改变模具的情况下，能够根据上述的复合材料管复合成型方法所得到的纤维布铺设角度α、缠绕角度β、混合编织角度γ、铺层纤维根数N调节工艺参数，从而生产得到满足设计性能要求的产品。
[0016]本专利技术提出根据复合材料管性能要求调控其内部结构的复合材料管复合成型生产线，可在不改变模具的情况下，根据需要调节复合材料管的内部结构，从而使其在不同的应用场景下具备较高的力学性能，从而扩大应用领域，降低生产投入，提高生产效率。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0018](1)在不改变模具的情况下，根据需要调节复合材料管的内部结构，使其在不同应用场景下具备较好的力学性能，扩大复合材料管的应用领域；
[0019](2)降低生产投入，提高生产效率。
附图说明
[0020]图1为实施例中公开的可调节复合材料管性能的复合成型生产线的示意图；
[0021]图2为实施例所成型产品的总体结构剖视图；
[0022]图3为图2中A部分的局部放大示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0024]将本专利技术提供的成型方法应用在如图1所示的可调节复合材料管性能的复合成型生产线中，该复合成型生产线包括：
[0025]用于将芯模1推送进外模内的芯模牵引装置2；
[0026]用于在推送过程中支撑芯模1的芯模支撑装置3；
[0027]用于在推送过程将纤维布4包覆到芯模1外表面形成最内的纤维布层A的纤维布导引装置5，纤维布层A为芯模1外的第一层；
[0028]装由缠绕纱的缠绕机6，用于将缠绕纱旋转缠绕到纤维布层A外侧，形成缠绕层B，
缠绕层B为芯模1外的第二层；
[0029]放置由铺层纱的铺层纱架7；
[0030]用于将铺层纱架7上的铺层纱铺到缠绕层B外侧形成内侧铺层C的铺层纱导引板8，内侧铺层C为芯模1外的第三层；
[0031]带铺层混合编织机9，通过带铺层混合编织机9的内圈锭子形成内层编织层D，为芯模1外的第四层；通过带铺层混合编织机9的中间层将铺层纱架7上铺层纱铺到内层编织层D外侧，形成中间铺层E，中间铺层E为芯模1外的第五层；通过带铺层混合编织机9的外圈锭子形成外层编织层F，为芯模1外的第六层；
[0032]包覆在芯模1外表面的由纤维布层A、缠绕层B、内侧铺层C、内层编织层D、中间铺层E及外层编织层F组成的六层混合结构预成型体被送入外模后，由注脂固化系统10在外模中高压注脂及固化成型，获得成型产品11；
[0033]用于将成型产品11不断拉出的成型复材管牵引装置12；
[0034]成型复材管牵引装置12将成型产品11每拉出一段距离后，由切割装置13将其切段，形成最终产品。
[0035]上述复合成型生产线可以采用本专利技术提供了一种以纤维布、缠绕、铺层和混合编织共同构成的复合材料管复合成型方法，包括以下步骤：
[0036]步骤1、产品的轴向拉伸/压缩性能E1主要由纤维布、缠绕、铺层和混合编织的工艺参数综合决定，其中，可控变量为纤维布铺设角度α、缠绕角度β、混合编织角度γ、铺层纤维根数N，则建立轴向拉伸/压缩性能E1与纤维布铺设角度α、缠绕角度β、混合编织角度γ、铺层纤维根数N的函数关系，有：E1＝f1(α,β,γ,N)；
[0037]产品的抗弯性能E2主要由纤维布、铺层和混合编织的工艺参数决定，其中，可控变量为纤维布铺设角度α、混合编织角度γ、铺层纤维根数N，则建立抗弯性能E2与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调节复合材料管性能的复合成型方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、建立轴向拉伸/压缩性能E1与纤维布铺设角度α、缠绕角度β、混合编织角度γ、铺层纤维根数N的函数关系，有：E1＝f1(α，β，γ，N)；建立抗弯性能E2与纤维布铺设角度α、混合编织角度γ、铺层纤维根数N的函数关系，有：E2＝f2(α，γ，N)；建立抗剪性能E3与纤维布铺设角度α、混合编织角度γ、铺层纤维根数N的函数关系，有：E3＝f3(α，γ，N)；建立环刚度E4与缠绕角度β、混合编织角度γ、铺层纤维根数N的函数关系，有：E4＝f4(β，γ，N)；步骤2、建立四元一次方程组，如下式所示：步骤3、获得所需成型的复合材料管的设计轴向...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙以泽，张玉井，孟婥，陈玉洁，
申请(专利权)人：云路复合材料上海有限公司，
类型：发明
国别省市：