【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料承压，尤其涉及一种复合材料承压管及其制造方法。
技术介绍
1、承压管是指能够承受内压或外压的管材。例如，承压管可用于输送流体介质，包括气体、液化气体、蒸汽或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的液体等，还能够用于长途管道和热交换等。另外，一些特殊领域要求管材具备良好的承压性能。
2、现有技术中的承压管一般为纯金属管，或纯复合材料管，为了满足其承压性能，纯金属管一般壁厚较大，重量增加，同时，纯复合材料管承压时端部又容易开裂。因此，设计出一种重量轻且具有优异的抗拉和承压性能的承压管具有重要意义，特别是满足航空航天等特殊领域中对于力学性能的高要求。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种复合材料承压管及其制造方法，用以解决以下技术问题的至少一种：现有碳纤维复合材料的抗拉性能优异，但是承压时主要依靠树脂基体强度，抗压强度难以达到承压管的使用要求，提供一种重量轻、抗拉和承压性能均优异的复合材料承压管是亟待解决的问题；以及碳纤维复合材料管在制造过程中模压成型时由于树脂固化及压力因素，存在脱模困难等问题。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
3、第一方面：本专利技术提供一种复合材料承压管，包括：内胆层和复合材料层；
4、内胆层包括金属合金蜂窝管，由内到外依次包括内蒙皮、金属合金蜂窝结构和外蒙皮；
5、复合材料层包括绝缘纤维层和碳纤维复合材料层；绝缘纤维层，设置于外蒙皮的外表面；以及>
6、碳纤维复合材料层，设置于绝缘纤维层的外表面。
7、可选的，金属合金蜂窝管为金属合金蜂窝锥管。
8、可选的，金属合金蜂窝结构的材料包括铝合金、镁合金中的至少一种。
9、可选的，金属合金蜂窝结构的材料包括alsi10mg合金。
10、可选的，内蒙皮、金属合金蜂窝结构和外蒙皮通过3d打印一体成型。
11、可选的，内蒙皮和外蒙皮的材料包括铝合金、镁合金中的至少一种，绝缘纤维层包括玻璃纤维布，碳纤维复合材料层包括多层碳纤维布。
12、第二方面：本专利技术提供一种复合材料承压管的制造方法，包括以下步骤：
13、步骤(1)，提供金属合金蜂窝管，由内到外依次包括内蒙皮、金属合金蜂窝结构和外蒙皮；
14、步骤(2)，在外蒙皮的外表面缠绕绝缘纤维预浸布，
15、步骤(3)，在绝缘纤维预浸布的外表面设置碳纤维预浸料层，碳纤维预浸料层由多层碳纤维预浸料缠绕形成，得到复合材料管的预成型结构；
16、步骤(4)，将预成型结构放入模具中进行固化形成复合材料管，模具的内表面设置有水溶性材料；
17、步骤(5)，固化完成后将模具放入水中，模具与复合材料管之间的水溶性材料溶解后脱模形成复合材料承压管。
18、可选的，模具包括锥形腔体，锥形腔体的内曲面沿轴向的两端设置高度为2～5mm的边缘凸台，水溶性材料设置在锥形腔体的内曲面且位于边缘凸台的内部，以及锥形腔体的上下两侧分别设置平台。
19、可选的，所述锥形腔体的内曲面与水溶性材料之间设置双面带胶的聚四氟乙烯薄膜。
20、可选的，步骤(4)中，采用模压成型对所述预成型结构固化。
21、可选的，步骤(2)中，绝缘纤维预浸布包括玻璃纤维平纹布预浸布，所述碳纤维预浸料包括碳纤维平纹布预浸料。
22、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
23、1、本专利技术提供的复合材料承压管中，金属合金蜂窝管作为碳纤维复合材料的内胆，金属合金蜂窝管具有较强的承压能力，能够补强碳纤维复合材料管承压性能，同时蜂窝结构相比于实心的金属管有利于减轻重量，实现产品的轻量化，这对于满足航空业界对轻量化和高性能的要求具有重要意义。
24、2、本专利技术提供的复合材料承压管中的金属合金蜂窝管与碳纤维复合材料协同作用，使得本专利技术的复合材料承压管具有强度高、质量轻、耐热性好、抗拉性能优异等优点的同时，也具有较好的承压性能，能够达到承压管的使用要求；例如，能够作为抗拉和承压性能均优异的轻质高强管，用于航空航天领域的桁架。
25、3、本专利技术提供的复合材料承压管在制造过程中，通过在外部缠绕碳纤维预浸布可以在不显著增加重量的情况下，进一步增强复合材料承压管的轴向承压能力。
26、4、本专利技术提供的复合材料承压管在金属合金蜂窝管与碳纤维复合材料之间设置绝缘纤维层，可以避免金属合金与碳纤维直接接触产生的电偶腐蚀，进而提高复合材料承压管的使用寿命。
27、5、本专利技术提供的复合材料承压管的制造方法中，在模具的内表面设置有水溶性材料，固化后将模具放入水中，模具与复合材料管之间的水溶性材料溶解后，即可实现轻松脱模，解决现有技术中碳纤维复合管在制造过程中模压成型时由于树脂固化及压力因素，存在脱模困难的问题。
28、6、本专利技术提供的复合材料承压管的模具内表面的边缘设置有凸台，水溶性材料放置于模具的内表面并位于边缘凸台的内部，更有利于脱模。进一步地，在水溶性材料与模具内表面之间，可以设置双面带胶的聚四氟乙烯薄膜，进一步增强水溶性材料与模具内表面的粘结性，而且脱模后，聚四氟乙烯薄膜容易去除，方便模具的清理和维护。
29、7、本专利技术的金属合金蜂窝管中的内蒙皮、金属合金蜂窝结构和外蒙皮通过3d打印一体成型，操作简单，而且内蒙皮、金属合金蜂窝结构和外蒙皮之间的结合性较好。
30、8、本专利技术的金属合金蜂窝管为锥管，一方面，能够增加3d打印成型的工艺性，相比于壁厚均一的直管，椎管的截面为梯形，有利于3d打印过程中，提高层与层之间的结构稳定性；另一方面，锥管结构在承压过程中不容易发生整体屈曲，并且对于角度冲击具备更高的承载能力。
31、9、本专利技术的金属合金蜂窝结构的材料包括铝合金、镁合金中的至少一种，质量较轻，使得复合材料承压管的质量较轻。
32、本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
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1.一种复合材料承压管，其特征在于，包括：内胆层和复合材料层；
2.根据权利要求1所述的复合材料承压管，其特征在于，所述金属合金蜂窝管为金属合金蜂窝锥管。
3.根据权利要求1或2所述的复合材料承压管，其特征在于，金属合金蜂窝结构的材料包括铝合金、镁合金中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的复合材料承压管，其特征在于，金属合金蜂窝结构的材料包括AlSi10Mg铝合金。
5.根据权利要求1或2所述的复合材料承压管，其特征在于，所述内蒙皮、金属合金蜂窝结构和外蒙皮通过3D打印一体成型。
6.根据权利要求1或2所述的复合材料承压管，其特征在于，所述内蒙皮和外蒙皮的材料包括铝合金、镁合金中的至少一种，所述绝缘纤维层包括玻璃纤维布，所述碳纤维复合材料层包括多层碳纤维布。
7.一种如所述权利要求1-6任一项复合材料承压管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的复合材料承压管的制造方法，其特征在于，所述模具包括锥形腔体，所述锥形腔体的内曲面沿轴向的两端设置边缘凸台，水溶性材料设置在所述锥
9.根据权利要求8所述的复合材料承压管的制造方法，其特征在于，所述锥形腔体的内曲面与水溶性材料之间设置双面带胶的聚四氟乙烯薄膜。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的复合材料承压管的制造方法，其特征在于，步骤(4)中，采用模压成型对所述预成型结构固化。
11.根据权利要求7-9中任一项所述的复合材料承压管的制造方法，其特征在于，步骤(2)中，所述绝缘纤维预浸布包括玻璃纤维平纹布预浸布，所述碳纤维预浸料包括碳纤维平纹布预浸料。
...【技术特征摘要】
1.一种复合材料承压管，其特征在于，包括：内胆层和复合材料层；
2.根据权利要求1所述的复合材料承压管，其特征在于，所述金属合金蜂窝管为金属合金蜂窝锥管。
3.根据权利要求1或2所述的复合材料承压管，其特征在于，金属合金蜂窝结构的材料包括铝合金、镁合金中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的复合材料承压管，其特征在于，金属合金蜂窝结构的材料包括alsi10mg铝合金。
5.根据权利要求1或2所述的复合材料承压管，其特征在于，所述内蒙皮、金属合金蜂窝结构和外蒙皮通过3d打印一体成型。
6.根据权利要求1或2所述的复合材料承压管，其特征在于，所述内蒙皮和外蒙皮的材料包括铝合金、镁合金中的至少一种，所述绝缘纤维层包括玻璃纤维布，所述碳纤维复合材料层包括多层碳纤维布。
7.一种如所述权利要求1-6任...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘奎，郝钞，冯广召，靳张衡，李陈宾，
申请(专利权)人：北京星航机电装备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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