[发明专利]一种用于船舶的碳纤维弯头及其制造方法

说明书

本发明公开一种用于船舶的碳纤维弯头，包括弯头管身和设在弯头管身两端口内的螺纹套，螺纹套采用聚四氟乙烯制成，弯头管身由树脂基体固化制成。使用时，该种用于船舶的碳纤维弯头具有强度大、刚性好、自重轻、耐腐蚀及抗微生物附着，内表面光滑和不结垢等显著优点，同时具有良好的疲劳性能与抗冲击性能。

技术领域

本发明涉及船用配件的技术领域，尤其涉及一种用于船舶的碳纤维弯头及其制造方法，具体来说是一种设有聚四氟乙烯螺纹套的碳纤维复合材料弯头。

背景技术

海水管系是船舶动力系统及辅助系统等机电设备的重要组成部分，船舶管系腐蚀问题一直困扰着船舶，是引起船舶故障较突出的原因之一，严重影响了船舶的安全性。海水的腐蚀是无法避免的。船舶海水管系担负着消防、压载、冷却、冲洗等重要任务，根据功用的不同，海水管系被划分为不同功能的系统并分布于船舶的各个部位，大多数海水管系处于潮湿、高温的恶劣环境中，安装布置空间狭小，维修保养困难。由于弯头是带有曲率的连接件，水流、沙石冲击以及“空泡”腐蚀尤为严重，是船舶管系防腐的重中之重。

传统的复合材料弯头，由手糊成型工艺或缠绕工艺制造，生产的弯头过程对环境污染大、且弯头表面粗糙、强度低，其具有较多的弯曲点，不能抗较大的拉伸、压缩载荷。当其内部有液体压力时，弯头会受到内压产生的弯矩作用，从而在弯头的内侧产生拉应力，外侧产生压应力。当管道受到较高的内压或水锤时，弯头内侧拉应力超过传统弯头承受的范围，环向纤维束和织物搭接之间容易产生裂纹，复合结构破坏，从而导致渗漏或者破裂。

因此，市场上急需要一种抗拉能力强，不易渗漏和破裂的船用特殊弯头。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于船舶的碳纤维弯头及其制造方法，提高了弯头承受弯矩产生的拉压应力的能力，解决了复合材料管线中薄弱环节，提高了整条管线的稳定性。

本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：一种用于船舶的碳纤维弯头，其特征在于，碳纤维弯头包括弯头管身和设在弯头管身两端口内的螺纹套，螺纹套采用聚四氟乙烯制成，弯头管身由树脂基体固化制成。

优选的，螺纹套嵌设与弯头管身，螺纹嵌套的长度占到弯头管身长度的1/10-1/4，弯头管身的壁厚为1-10mm。

一种用于船舶的碳纤维弯头的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：a、制作芯模及表面处理：将聚四氟乙烯螺纹套嵌入芯模成型模具中，将水溶性芯模材料放入芯模成型模具中并将可溶性芯模材料压实，在110-130℃的温度下热固成型，成型后将的芯模取出进行表面处理；b、制备弯头管身的预制体：按照弯头管身的尺寸，Gauge680三维编织机通过编织程序在芯模上编织弯头管身预制体；c、注胶固化得到弯头管身：将芯模与弯头管身预制体放入到弯头成型模具中，并用螺栓锁紧，待模具升温至30-50℃时开始注胶，注胶结束后给模具升温并结束固化；d、完成弯头管身的脱模和芯模回收：待模具冷却至60℃时，将芯模与弯头管身脱出，利用清水冲洗芯模，并回收可溶性芯模材料。

优选的，a步骤中，芯模在热固成型过程中，将芯模成型模具置于密封的真空袋内，并向真空袋内提供0-1bar的负压，保证芯模中气体排出，热固时间为1-3h。b步骤中，编制过程中，在弯头管身预制体上划分增强区，增强区设置在弯头中间区域，长度为弯头长度的1/5-1/2，厚度为弯头管身厚度的1/5-1/3。进一步，c步骤中，注胶过程前，需保证模具内部为0.85-1bar负压，使得于预制体中的气体排出，注胶结束后，将模具温度升温至70-90℃，保温1-3h，再将模具温度升至110-130℃，保温1-3h，待固化程序结束，冷却模具。

相对于现有技术，本发明的技术方案除了整体技术方案的改进，还包括很多细节方面的改进，具体而言，具有以下有益效果：