[发明专利]一种无筒身段、扁椭球形压力容器的纤维缠绕成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压力容器的纤维缠绕成型方法，具体涉及一种无筒身段、扁椭球形压力容器的纤维缠绕成型方法。

背景技术

现有的纤维缠绕球形压力容器从结构形式上讲，可分为等极孔、不等极孔容器等常见的几种，由于其曲面呈球形，在容器缠绕过程中可以均匀稳定的落纱，所设计的容器压力可以通过不同的缠绕层次厚度进行调整；但随着航空航天事业的发展要求，越来越多的前、后封头型面不对称、无筒身段的扁椭球形压力容器亟需研制。由于缠绕成型过程中，纤维不能稳定落纱，因此目前还没有一种成型纤维缠绕封头型面不对称、无筒身段的扁椭球形压力容器的方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前还没有一种成型纤维缠绕封头型面不对称、无筒身段的扁椭球形压力容器方法的问题。进而提供一种无筒身段、扁椭球形压力容器的纤维缠绕成型方法。

本发明的技术方案是：一种无筒身段、扁椭球形压力容器的纤维缠绕成型方法，其具体缠绕成型步骤为：

步骤一、安装模具：

将无筒身段、扁椭球形压力容器缠绕用砂芯模固定套装在金属轴上，然后将金属轴安装在球形缠绕机上；

步骤二、包覆内衬层：

在砂芯模表面上手工包覆橡胶片内衬层，橡胶片内衬层的厚度为0.8-2mm；

步骤三、内衬层外表面糊高硅氧纤维布：

将高硅氧纤维布用环氧树脂缠绕胶浸透，糊于内衬层外表面，高硅氧纤维布厚度为0.06mm；

步骤四、设定球形缠绕程序：

将碳纤维安装在纤维张力器上，设定张力为20N/团，缠绕角度为15°～30°，缠绕的横、纵轴转速比为0.0057～0.0064，逐级扩孔半径为33～50mm；

步骤五、球形缠绕：

牵引碳纤维通过胶槽内的环氧树脂缠绕胶至模具处，调整丝嘴高度并切根挂纱，开始进行主结构层缠绕；完成1～3次步骤四所述的缠绕程序，并用纱包将压力容器表面余胶擦净；

步骤六、固化：

将步骤五得到的半成品放入固化炉中进行固化成型，固化温度为120～150℃，固化时间为5～10小时；

步骤七、固化后的半成品出炉：

将固化后的半成品出炉，固定在卧式缠绕机上，打磨，清理表面，并于表面涂刷薄薄一层环氧树脂缠绕胶；

步骤八、设定纵向缠绕程序：

将碳纤维安装在纤维张力器上，设定张力为15N/团；缠绕宽度范围30-70mm，缠绕角度为75°～85°；

步骤九、纵向缠绕；

牵引碳纤维通过胶槽内的环氧树脂缠绕胶至模具处，挂纱，开始进行纵向加强层缠绕；完成1～2次步骤八所述的缠绕程序，步骤四～步骤九即构成一次缠绕循环；

步骤十、设定球形缠绕程序：

将步骤九得到的缠绕半成品固套在球形缠绕机上；重复使用步骤四所述的缠绕程序；

步骤十一、环向缠绕：

重复步骤五的操作流程进行环向缠绕；

步骤十二、烘烤半成品：

将步骤十一得到的半成品放入固化炉中进行烘烤，烘烤温度为80～100℃，烘烤时间为2～3小时；

步骤十三、将烘烤后的半成品出炉，固套在卧式缠绕机上；

步骤十四、设定纵向缠绕程序：重复使用步骤八所述的纵向缠绕程序；

步骤十五、纵向缠绕：重复步骤九的操作流程进行纵向缠绕；

步骤十六、固化：

将步骤十四得到的缠绕完成的产品放入固化炉中进行成型，固化温度为120～150℃，固化时间为5～10小时；

步骤十七、脱模：

将固化成型后的产品出炉并进行脱模处理。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1.本发明纤维缠绕成型的前、后封头型面结构不对称(为扁椭球形)，且无筒身段的类球形压力容器。既保证了产品的精度、表观质量，同时又提高了生产效率、降低了成本且脱模容易，其中生产效率提高了72-90％。

2.本发明的无筒身段、扁椭球形压力容器能够达到以下指标：前、后接嘴端面间距离100-300mm，最大外径为100-500mm，最大爆破压力60MPa，最大赤道圆处壁厚1.0-5.0mm，椭球比1.0～1.6(长轴/短轴)，缠绕成型后的椭球容器具有承内压，在工作压力下轴向变形量小，赤道圆处收缩范围小的效果。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种无筒身段、扁椭球形压力容器的纤维缠绕成型方法，其具体缠绕成型步骤为：

步骤一、安装模具：