[发明专利]一种碳纤维复合材料管的成型方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种管材加工技术，具体讲是一种碳纤维复合材料管的成型方法。

背景技术：

相对于球墨铸铁管及钢筋混凝土水泥管，纤维复合管具有无可置疑的抗环境性，防腐，耐酸、碱及工业大气，性能良好，不会产生锈蚀。纤维复合管耐疲劳试验可达100万次以上，从疲劳断裂的方式来看，一般球墨铸铁管和钢筋混凝土水泥管的疲劳断裂都是突发性的、没有征兆的，而纤维复合管的疲劳断裂一般是在出现裂纹之后，客观上增加了事故预判的可能性，从而提高了使用的安全性。对于损伤，纤维复合管有良好的可修复性，使用寿命长。球墨铸铁管和钢筋混凝土水泥管出现损伤时，可修复性很少，修复或焊接作业难度大。但纤维复合管出现损伤时，只需对损伤部位进行简单的修复，便可有效的提高纤维复合管的使用寿命。重量轻，树脂基碳纤维和玻璃纤维复合材料的密度分别为1.8g/㎝³、2.5g/㎝³，远低于球墨铸铁管和钢筋混凝土水泥管的密度，便于携带及运输，大大降低了运输成本。强度强，刚度大。其拉伸模量可以达到高强钢的1.5倍以上。球墨铸铁管的抗拉强度为：550Mpa，延伸率为7％；碳纤维的抗拉强度为：4900Mpa，延伸率为：2.1％；玻璃纤维的抗拉强度为：3497Mpa，延伸率为：4.6％。抗渗性能强。球墨铸铁管的抗渗性能没有纤维复合管的抗渗性能强，而钢筋混凝土水泥管做小口径管时要增加壁厚才能满足抗渗要求，这对于纤维复合管是不需要增加壁厚就可以达到抗渗要求的。

但现有的的碳纤维复合材料管的成型工艺复杂，工艺可控性不高导致成品品质不稳定，从而使得成本居高不下。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种成型工艺简单，工艺可控性强的碳纤维复合材料管的成型方法，该方法可显著提高碳纤维复合材料管的成品质量，生产成本低。

本发明的技术解决方案是，提供一种碳纤维复合材料管的成型方法，它包括以下步骤，

第一步，将碳纤维和玻璃纤维浸渍于树脂基体中形成预浸料，碳纤维和玻璃纤维的质量百分比分别为10-30％和70-90％；

第二步，借助卷管机上的热辊将预浸料软化，使预浸料上的树脂熔融，将预浸料按层叠设计结构卷绕在芯轴上，并在预浸料的外面用薄膜带缠绕拉紧；

第三步，经冷辊冷却定型后从卷管机上取下，放入固化炉中固化，并对固化成型的管材进行端面修平、清洗粉尘后处理；

第四步，将预浸料按预先设定的路径缠绕在管材上，再放入烤箱中，待树脂硬化后将芯轴抽出脱模。

作为优选，第一步中的碳纤维和玻璃纤维的树脂基体为环氧树脂。

作为优选，碳纤维和玻璃纤维的质量百分比分别为碳纤维20％，玻璃纤维80％。

进一步的，第二步中的薄膜带为聚丙烯薄膜帯。

本发明相比于现有技术具有以下优点：本发明成型工艺简单，工艺可控性好，可重复生产，适合大批量生产，降低了生产成本，而且，自动化程度高，纤维连续性。

具体实施方式：

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明：

实施例

一种碳纤维复合材料管的成型方法，它包括以下步骤，

第一步，将碳纤维和玻璃纤维浸渍于树脂基体中形成预浸料，碳纤维和玻璃纤维的质量百分比分别为10-30％和70-90％，本实施例中采用碳纤维20％，玻璃纤维80％，树脂基体为环氧树脂；

第二步，借助卷管机上的热辊将预浸料软化，使预浸料上的树脂熔融，在一定的张力作用下，辊筒在运转过程中，借助辊筒与芯模之间的摩擦力将预浸料按要求的厚度卷绕在芯轴上，并在预浸料的外面用聚丙烯薄膜带缠绕拉紧；

第三步，经冷辊冷却定型后从卷管机上取下，放入固化炉中固化，并对固化成型的管材进行端面修平、清洗粉尘后处理；在此步骤中为了更好的清洗粉尘，可以先进行脱模处理，即把芯轴取出再进行后处理，后处理完成后再将芯轴放回去；

第四步，将预浸料按预先设定的路径缠绕在管材上，本实施例中采用45度角、0度角和90度角依次循环缠绕的的铺层结构，再放入烤箱中，待树脂硬化后将芯轴抽出脱模。

纤维复合材料管采用20％的碳纤维和80％的玻璃纤维加工卷制包贴成型，有效结合了碳纤维抗压、拉伸强度好，抗变形能力最高，重量轻的特点和玻璃纤维成本低，抗冲击好，吸收阻尼好，不导电的特点。铺层设计分别使用45度角、0度角和90度角依次循环的铺层结构。45度角纤维，起到抗疲劳的作用，0度角和90度角纤维铺层方法，则主要增加其抗压强度和抗内压力强度。

以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。