一种热压罐及干法缠绕相结合的复材拉杆模具及成型方法技术

本发明专利技术公开了一种热压罐及干法缠绕相结合的复材拉杆模具及成型方法，铺贴模具准备，模具端部设有若干环向沟槽，环向沟槽的轴向截面为倒等腰梯形结构；铺贴预浸料、热压罐固化、加工脱模、胶接、干法缠绕、固化、修磨、表面处理工序。本发明专利技术采用热压罐与干法缠绕相结合工艺，效率高，工序量化，外观质量高，重量可控；热压罐与干法缠绕可严格控制树脂含量、操作环境干燥且无原材料浪费、能够准确地控制产品的重量并且生产效率高，纤维缠绕制品品类丰富，应用广泛，可应用于航空航天及武器装备高尖端领域的神舟飞船承力构件等。域的神舟飞船承力构件等。域的神舟飞船承力构件等。

【技术实现步骤摘要】
一种热压罐及干法缠绕相结合的复材拉杆模具及成型方法


[0001]本专利技术涉及复材拉杆成型
，特别涉及一种热压罐及干法缠绕相结合的复材拉杆模具及成型方法。

技术介绍

[0002]现有的复合材料拉杆成型工艺，大部分采用热压罐成型工艺及预浸布搓管工艺。热压罐铺贴工艺是将碳纤维预浸料按铺层要求铺放于模具上，将毛坯密封在真空袋后放置于碳纤维热压罐中。在真空状态下，经过热压罐设备升温、加压、保温、降温和卸压等程序，利用热压罐内同时提供的均匀温度和均布压力实现固化，从而可以形成表面与内部质量高、形状复杂的碳纤维复合材料制件。但是，常规的热压罐铺贴工艺效率低，工序复杂，成型的复合材料拉杆外观质量差。
[0003]搓管工艺是采用卷管机上的热辊，使预浸料软化，熔化预浸料上面的树脂胶粘剂。在一定张力下，在辊的旋转操作过程中，利用辊和心轴之间的摩擦，将预浸料连续卷到管芯上，直至所要求的厚度，然后通过冷辊冷却定型，从卷绕机取出，然后缠上热收缩膜，在烤箱中固化。管材固化后，去除热收缩膜和内芯模具，即可以得到复合材料卷管管材。而搓管工艺虽然效率高，但无法收口，无法满足不同拉杆的生产要求。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种热压罐及干法缠绕相结合的复材拉杆模具及成型方法，工作效率高，工序量化，外观质量高，且重量可控。
[0005]为此，本专利技术的技术方案是：一种热压罐及干法缠绕相结合的复材拉杆模具，包括杆状主体，杆状主体两端端部的直径小于杆状主体，且通过圆锥段与杆状主体过渡连接；杆状主体端部和圆锥段上均设有若干环向沟槽，所述环向沟槽的轴向截面为倒等腰梯形结构。
[0006]本专利技术的另一技术方案是：一种热压罐及干法缠绕相结合的复材拉杆成型方法，使用上述模具，包括以下步骤：
[0007]1)铺贴模具准备：在模具上刷涂脱模剂；
[0008]2)铺贴预浸料：在模具上进行预浸料的人工铺贴，铺贴分为三个区域，模具端部的环向沟槽为第一区域，圆锥段上的环向沟槽为第二区域，模具其余部位为第三区域；三个区域各自采用0度、45度或90度交替进行铺贴，形成纤维层；
[0009]3)热压罐固化：完成铺贴之后，通过加压装置对纤维层进行加压固化成型；
[0010]4)加工脱模：沿轴线将固化后的纤维层分为两瓣，从模具上脱模；
[0011]5)胶接：使用结构胶将衬套及两瓣纤维层进行胶接；所述衬套包括平直段和第二锥形段，平直段侧面设有挡圈，平直段和第二锥形段上均设有环向设置的沟槽，且沟槽的轴向截面为倒等腰梯形结构；所述纤维层套装在衬套外侧，纤维层内壁与衬套外壁相贴合，且纤维层的端部抵在挡圈上；
[0012]6)干法缠绕：将预浸丝/预浸带在模具表面进行缠绕，在缠绕过程使用加热装置进行在线加热；
[0013]7)固化：完成缠绕之后，复合材料拉杆通过阶梯升温加热固化成型；
[0014]8)修磨：对复合材料拉杆的表面进行打磨，消除表面的胶瘤；
[0015]9)表面处理：修磨完之后，利用环氧树脂胶对复合材料拉杆的表面进行刷涂。
[0016]优选地，所述步骤2)中采取的铺贴方式如下：
[0017]第1层：第一区域、第二区域、第三区域均沿0度进行铺贴；
[0018]第2层：第一区域、第二区域均沿90度进行铺贴，第三区域不进行铺贴；第3层：第一区域、第二区域均沿90度进行铺贴，第三区域不进行铺贴；第4层：第一区域、第二区域、第三区域均沿+45度进行铺贴；
[0019]第5层：第二区域沿90度进行铺贴，第一区域、第三区域不进行铺贴；
[0020]第6层：第一区域、第二区域均沿0度进行铺贴，第三区域不进行铺贴；
[0021]第7层：第一区域、第二区域、第三区域均沿0度进行铺贴；
[0022]第8层：第二区域沿+45度进行铺贴，第一区域、第三区域不进行铺贴；
[0023]第9层：第二区域沿+45度进行铺贴，第一区域、第三区域不进行铺贴；
[0024]第10层：第一区域、第二区域、第三区域均沿0度进行铺贴；
[0025]第11层：第一区域、第二区域均沿0度进行铺贴，第三区域不进行铺贴；第12层：第二区域沿90度进行铺贴，第一区域、第三区域不进行铺贴；
[0026]第13层：第一区域、第二区域、第三区域均沿+45度进行铺贴；
[0027]第14层：第一区域、第二区域均沿90度进行铺贴，第三区域不进行铺贴；
[0028]第15层：第一区域、第二区域均沿90度进行铺贴，第三区域不进行铺贴；
[0029]第16层：第一区域、第二区域、第三区域均沿0度进行铺贴。
[0030]优选地，所述步骤1)中，采用的脱模剂为RM
‑
1937，在脱模剂刷涂完成后，晾置15min以上，且反复刷涂3遍。
[0031]优选地，所述步骤3)中，加压前依次在拉杆表面包裹脱模布、无孔隔离膜、透气毡、真空袋薄膜，采用压敏胶带封装真空袋，加压压力为1bar～20bar,同时其固化温度为100～150℃，固化时间为1～15h。
[0032]优选地，所述步骤6)中，预浸丝/预浸带为碳纤维与环氧树脂预浸而成，预浸丝/预浸带宽度为5
‑
12mm；缠绕时的张力为20
‑
30N，加热装置的加热温度为50
‑
60℃，加热方式为热风、红外、超声或热辊，并且安装有温度的加测控制系统。
[0033]优选地，所述步骤6)中，在衬套接头位置进行85
‑
89度的局部纤维缠绕增厚，厚度为2
‑
3mm，缠绕测地线角度及铺层为[
±
45]2s。
[0034]优选地，所述步骤7)中，固化温度为100
‑
150℃，升温速率为2℃/min，固化时间为4
‑
6h。
[0035]优选地，所述步骤8)中，利用砂纸进行打磨，砂纸的目数为50
‑
200目。
[0036]优选地，所述步骤9)中，在打磨完之后需要进行清洗，清洗剂采用的是乙酸乙酯或丙酮进行清洗，清洗后将表面刷涂环氧树脂胶。
[0037]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0038]1、采用热压罐与干法缠绕相结合工艺，效率高，工序量化，外观质量高，重量可控；
[0039]2、热压罐与干法缠绕可严格控制树脂含量(精确到2％以内)、操作环境干燥且无原材料浪费、能够准确地控制产品的重量并且生产效率高；
[0040]3、衬套上设置锥形结构和倒等腰梯形结构的沟槽，与复材拉杆的收口部分相贴合，可以保证在拉压载荷试验时，衬套不会脱离及拉脱；衬套端部设有挡圈，挡圈直径大于复材拉杆的直径，在压缩载荷试验时不会将衬套压入纤维层内，避免衬套与复材拉杆脱离；
[0041]4、纤维缠绕制品品类丰富，应用广泛，可应用于航空航天及武器装备高尖端领域的神舟飞船承力构件等。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热压罐及干法缠绕相结合的复材拉杆模具，其特征在于：包括杆状主体，杆状主体两端端部的直径小于杆状主体，且通过圆锥段与杆状主体过渡连接；杆状主体端部和圆锥段上均设有若干环向沟槽，所述环向沟槽的轴向截面为倒等腰梯形结构。2.一种热压罐及干法缠绕相结合的复材拉杆成型方法，使用权利要求1所述模具，其特征在于：包括以下步骤：1)铺贴模具准备：在模具上刷涂脱模剂；2)铺贴预浸料：在模具上进行预浸料的人工铺贴，铺贴分为三个区域，模具端部的环向沟槽为第一区域，圆锥段上的环向沟槽为第二区域，模具其余部位为第三区域；三个区域各自采用0度、45度或90度交替进行铺贴，形成纤维层；3)热压罐固化：完成铺贴之后，通过加压装置对纤维层进行加压固化成型；4)加工脱模：沿轴线将固化后的纤维层分为两瓣，从模具上脱模；5)胶接：使用结构胶将衬套及两瓣纤维层进行胶接；所述衬套包括平直段和第二锥形段，平直段侧面设有挡圈，平直段和第二锥形段上均设有环向设置的沟槽，且沟槽的轴向截面为倒等腰梯形结构；所述纤维层套装在衬套外侧，纤维层内壁与衬套外壁相贴合，且纤维层的端部抵在挡圈上；6)干法缠绕：将预浸丝/预浸带在模具表面进行缠绕，在缠绕过程使用加热装置进行在线加热；7)固化：完成缠绕之后，复合材料拉杆通过阶梯升温加热固化成型；8)修磨：对复合材料拉杆的表面进行打磨，消除表面的胶瘤；9)表面处理：修磨完之后，利用环氧树脂胶对复合材料拉杆的表面进行刷涂。3.如权利要求2所述的一种热压罐及干法缠绕相结合的复材拉杆成型方法，其特征在于：所述步骤2)中采取的铺贴方式如下：第1层：第一区域、第二区域、第三区域均沿0度进行铺贴；第2层：第一区域、第二区域均沿90度进行铺贴，第三区域不进行铺贴；第3层：第一区域、第二区域均沿90度进行铺贴，第三区域不进行铺贴；第4层：第一区域、第二区域、第三区域均沿+45度进行铺贴；第5层：第二区域沿90度进行铺贴，第一区域、第三区域不进行铺贴；第6层：第一区域、第二区域均沿0度进行铺贴，第三区域不进行铺贴；第7层：第一区域、第二区域、第三区域均沿0度进行铺贴；第8层：第二区域沿+45度进行铺贴，第一区域、第三区域不进行铺贴；第9层：第二区域沿+45度进行铺贴，第一区域、第三区域不进行铺贴；第10层：第一区域、第二区域、第三区域均沿0度进行铺贴；第11层：第一区域、第二区域均沿0度进行铺贴，第三区域不进行铺贴；第12层：第二区域沿90度进...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢富原，魏钦鑫，魏强强，赵旭，雷扬，徐星光，邓鹏宏，
申请(专利权)人：浙江抟原复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：