[发明专利]碳纤维复合材料环形拉杆的成型工艺

说明书

  

技术领域

    本发明属于复合材料的成型工艺领域，具体涉及一种碳纤维复合材料环形拉杆的成型工艺。 

背景技术

目前市场上的承重拉杆，通常以金属为原材料。国内金属材料技术积累丰富，制造工艺成熟，产品性能优异，因此被广泛应用于各个行业。但是，对于那些低温承重环境，金属材料往往不能承担此重任。因此，人们就将目光投向复合材料。 

为满足在低温下吊装重物的需求，目前市面上主流产品是用玻纤湿法缠绕成型工艺：将玻璃纤维集束浸胶后，在张力控制下直接缠绕在芯模上。但此法仍有许多缺点：制品的树脂含量不容易控制，孔隙率较高，作业环境差，树脂溶剂易挥发产生危害性气体，在成型后制件表面质量差，后期加工处理复杂。 

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种碳纤维复合材料环形拉杆的成型工艺，具有树脂含量可控、孔隙率低、作业环境好、尺寸稳定性好、表面质量好、承载能力强、耐低温性好、无需后期加工的优点。 

此成型工艺采用如下技术方案： 

    一种碳纤维复合材料环形拉杆的成型工艺，其特征在于包括以下步骤：

a. 制备单向碳纤维预浸带；

b. 在芯模表面涂抹脱模剂；

c. 缠绕：将步骤a中所述预浸带沿步骤b中所述的芯模进行环向缠绕，缠绕过程中进行压实操作；

d. 封装：将步骤c中缠绕到指定厚度的制件毛坯用模具进行封装；

e. 固化：对步骤d中封装好的制件毛坯进行固化处理；

f. 脱模：经过步骤e固化处理后，进行脱模处理，即得所述的碳纤维复合材料环形拉杆。

    优选地，步骤b中所述脱模剂为油酸、石蜡、硬脂酸、硅脂脱模剂、有机硅油脱模剂、硬脂酸锌、硅脂、硅橡胶中的一种或者多种的组合。 

    优选地，步骤c中所述压实操作包括以下内容：在用预浸带沿芯模缠绕时，每缠绕2-3mm则进行一次压实操作。 

    优选地，所述压实操作为通过真空袋密封抽真空压实操作。 

    优选地，步骤d中所述模具为不溢式模具。 

优选地，步骤e中所述固化包括以下内容：通过对模具进行加温加压达到对制件毛坯进行固化处理的目的，所述的固化温度为120℃~135℃，压力为0.6~1.5Mpa。 

本发明提供一种根据上述成型工艺制备而成的碳纤维复合材料环形拉杆。 

本发明效益如下： 

1. 传统工艺中环形拉杆的制备采用湿法缠绕成型，存在以下缺点：树脂浪费大、操作环境差、含胶量及成品质量不易控制、可供湿法缠绕的高性能树脂品种较少、在成型后需要后期加工处理。而本发明采用预浸带进行缠带、压实、模压、固化而成，此法可以对树脂含量进行严格控制，没有树脂溶剂挥发造成的危害性气体，成型后制件外观平整、光滑，无需后期加工。

2. 传统工艺中用湿法缠绕成型采用玻璃纤维增强材料，而本发明提供一种以碳纤维为增强材料的环氧树脂预浸料为原材料，采用缠带模压固化而成。碳纤维在低温下有很好的尺寸稳定性，选取耐低温环氧树脂基预浸料，制备出的环形拉杆具有很好的耐低温性，能在-55℃的环境下长期使用。 

3. 环形拉杆作为承重拉杆，其工作状态主要是考验其拉伸性能，而影响拉伸性能的主要因数是拉杆的孔隙率和纤维体积含量。传统的湿法缠绕成型工艺不能对此进行有效的控制，导致承重能力差；而本发明提供的成型工艺采用预浸带作为原材料，制作过程中可以对纤维含量、树脂分布均匀度进行严格控制，制得的环形拉杆孔隙率低、承载能力强。 

4. 本发明提供的成型工艺中，预浸带在沿芯模缠绕时增加抽真空压实操作，可以有效的减少层间空气量，降低孔隙率，提高产品质量稳定性；而传统操作中，一般采用碾压轮或刮板进行手工压实，产品的质量受到操作工技能水平的影响，容易造成不同批次间存在较大差异。 

5. 本发明提供的成型工艺中，采用碳纤维复合材料的热膨胀系数为0.12×10^-6~0.7×10^-6，而玻璃纤维复合材料的热膨胀系数为2.7×10^-6~7.4×10^-6，膨胀系数越低其尺寸稳定性越好。 

6. 本发明提供的环形拉杆成型工艺，缠绕时采用预浸带为材料进行缠绕成型，可以脱离缠绕设备的限制，减少设备投资成本。