[发明专利]碳纤维复合材料臂架、其生产方法及包括其的混凝土泵车

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土泵送领域，尤其是涉及一种碳纤维复合材料臂架、其生产方法及包括其的混凝土泵车。

背景技术

目前越来越多的混凝土输送工作采用混凝土泵车来完成。混凝土泵车设备正经历着一场巨大的变革，正向轻量化、超长化的方向发展。在混凝土泵车设计水平已日趋成熟的今天，仅从结构设计角度来实现泵车产品的轻量化已很难实现巨大突破。

随着研究的深入，技术人员发现传统泵车产品中存在以下不足：

(1)所使用的钢材密度较大，自身重量较大，难以实现泵车产品的轻量化；

(2)传统钢臂架由高强钢板拼焊而成，高强钢板的焊接性能较差，而且由于高强钢板焊接性较差，焊接处容易发生开裂，使臂架的寿命缩短，且容易影响施工的安全性；

(3)传统高强钢耐疲劳强度较低，高强钢臂架容易出现疲劳性断裂，难以满足轻量及超长臂架泵车的要求；

(4)钢制臂架的耐腐蚀性较差，进一步影响了臂架的使用寿命。

面对于现有钢材料本身如此多的缺陷，以新型轻质高强材料替代现广泛应用的钢铁材料将成为泵车产品轻量化及超长化的主要突破口。

近年来，高性能碳纤维树脂基复合材料因具有轻质、高强、高模、耐腐蚀、性能可设计性好等优点，能够同时满足混凝土泵车质量轻、耐疲劳高强度等要求被作为臂架材料使用。

以中国专利申请第201010524104.4号为例，其中公开了一种制造混凝土泵车用碳纤维复合材料臂架的方法，具体公开了设有芯模，为中空结构，制造碳纤维臂架的原材料铺放在芯模外表面上，原材料外部用真空膜包覆，真空膜两端密封在芯模的两端，真空膜上设有抽气孔，整个模具放入热压罐中，利用压缩空气加压，用电加热管进行加热固化成型。

在上述成型方法中，所使用的设备成本和加工成本都较高，其并不利于大规模的推广。因此开发一种新的低成本的复合材料混凝土泵车臂架的制造方法是非常有意义的。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术不足，提供一种碳纤维复合材料臂架的生产方法及由其所生产的碳纤维复合材料臂架、混凝土泵车，以降低设备成本和加工成本。

为此，在本发明中提供了一种碳纤维复合材料臂架的生产方法，包括以下步骤：S1、初步定型：向可伸缩气囊中充气，形成具有第一状态的气囊，在具有第一状态的气囊外表面铺放碳纤维预浸料，获取第一过渡组件；S2、压缩定型：将第一过渡组件放入箱型模具内部，并向具有第一状态的气囊内部充气，形成具有第二状态的气囊；对碳纤维预浸料进行压缩定型，获取第二过渡组件；S3、固化定型：将第二过渡组件进行升温固化，固化后冷却脱模获取碳纤维臂架。

进一步地，在上述步骤S2进一步包括如下步骤：S21、一次压缩定型：将第一过渡组件放入真空袋中密封，并对真空袋抽真空，在抽真空后的真空袋中对碳纤维预浸料进行第一次压缩定型，获取中间过渡组件；S22、二次压缩定型：将中间过渡组件放入箱型模具内部，并向具有第一状态的气囊内部充气，形成具有第二状态的气囊；对碳纤维预浸料进行第二次压缩定型，获取第二过渡组件。

进一步地，上述步骤S1中具有第一状态的气囊中气体压力为0.1MPa～0.3MPa；步骤S21中真空袋抽真空至-0.1MPa～-0.07MPa；步骤S22中具有第二状态的气囊中气体压力为0.6MPa～0.8MPa。

进一步地，在上述步骤S3中升温固化处理之前还包括对第二过渡组件进行热缩的步骤，进行热缩的步骤为：将第二过渡组件在40℃～70℃下保温保压处理30～60分钟。

进一步地，上述步骤S3中将第二过渡组件进行升温固化的步骤为：将第二过渡组件在100℃～180℃下保温处理2-8小时。

进一步地，上述步骤S3中将第二过渡组件进行升温固化的步骤为：S41、一次固化：将第二过渡组件缓慢升温至100℃～120℃，保温处理1～2小时；S42、二次固化：将完成一次固化后的第二过渡组件缓慢升温至150℃～180℃，保温处理2～3小时；

进一步地，上述步骤S1中，进一步包括：S11、具有第一状态的气囊外表面喷涂脱模剂；S12、将碳纤维预浸料铺放在喷涂有脱模剂的具有第一状态的气囊外表面上。

进一步地，上述步骤S1中，进一步包括：S13、在铺放在具有第一状态的气囊外表面的碳纤维预浸料的外表面上依次铺设脱模布、带孔隔离膜、以及透气毡，形成第一过渡组件。