[发明专利]碳纤维增强半弯管的制造方法

说明书

本发明公开了一种碳纤维增强半弯管的制造方法，属于输送弯管领域。本发明的碳纤维增强半弯管的制造方法，包括以下步骤：步骤A、原料配置；步骤B、碳纤维增强半弯管的浇注系统制作；步骤C、原料熔炼；步骤D、碳纤维网层安装；步骤E、浇注成型；步骤F、热处理。本发明的目的在于将碳纤维材料有效复合到现有金属弯管上以提高弯管的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种建筑、矿山、冶金、电力、石油、煤炭、粮食加工等行业的输送弯管结构，更具体地说，涉及一种碳纤维增强半弯管的制造方法。

背景技术

弯管的成型技术主要有铸造成型、模压成型等，它们都是依靠成型模具，通过浇注或是热冷压工艺仿形生成的；无论是哪一种机器设备及管道，大部分都用到弯管，主要用以输送各种物料；弯管的材料有铸铁、不锈钢、合金钢、可锻铸铁、碳钢、有色金属及塑料等材质；在建筑、矿山、冶金、电力、石油、煤炭、粮食加工等行业中，物料的输送是通过管道压力输送，输送管受到较大的压力和严重的磨损。因此对输送管，特别是连接弯管有较高的综合性能要求，提高弯管的使用寿命，现已成为很难攻克的难题。

现有技术中关于耐磨抗冲击弯管已有相关技术方案公开，如专利公开号：CN204717206 U，公开日：2015年10月21日，发明创造名称为：一种外整体、内两分双层式耐磨抗冲击弯管，该申请案公开了一种外整体、内两分双层式耐磨抗冲击弯管，它由外整体内两分双层弯管、两个耐磨连接法兰、法兰焊缝组成；本外整体、内两分双层式耐磨抗冲击弯管用于建筑、矿山、冶金、电力、石油、煤炭、粮食加工等行业的恶劣环境，设计为外整体、内两分双层的独特结构，分为保护层与耐磨层，耐磨性能好，使用寿命长，性价比高，容易实现大批量生产，质量稳定可靠，安全性能高。但是，上述申请案存在的技术问题在于：其中的半弯管虽然具有耐磨层的保护，但是耐磨层的耐磨性能受限于现有钢材，从而无法进一步提高半弯管的使用寿命。

碳纤维材料本身具有耐磨性、高强度、刚度性好和柔韧性强等突出优点，基于碳纤维材料的上述突出优点，现有技术中提出将碳纤维材料复合到弯管的制造过程中，例如专利公开号：CN 102514169 A，公开日：2012年06月27日，发明创造名称为：以碳纤维为增强层的硅橡胶挤出胶管及其制造工艺，该申请案包括以下步骤：在要求尺寸的模芯上挤出一层内胶层；对碳纤维布进行表面处理，提高其表面极性基团的含量；将经过表面处理的碳纤维布作为增强层编织或缠绕在在内胶层上；在碳纤维布上挤出一层外胶层，包覆在碳纤维布表面；成型完毕，将所得胶管硫化，获得成品，其中内胶层和外胶层包括硅橡胶。该申请案以碳纤维布作为增强层制造硅橡胶包布胶管，不仅解决了现有硅橡胶胶管强度低，耐压能力差的问题，而且提高了硅橡胶胶管的耐温性能，最大限度的发挥硅橡胶的耐温和耐压性能。但是，该申请案的不足之处在于：该申请案的硅橡胶挤出胶管仅适用于非金属材质弯管上复合碳纤维耐磨材料，不适宜金属弯管的制造。

又如利公开号：CN 103256436 A，公开日：2013年08月21日，发明创造名称为：一种用于输送混凝土的碳纤维输送管道及其制作方法，该申请案中碳纤维输送管道其配料组成中碳纤维材料的含量为100％，标准型直管的管壁厚度为4mm以上，加厚型直管的管壁厚度为7mm以上；弯管管壁的最薄处为7mm以上，最厚处为14mm以上；该申请案中碳纤维输送管道的制作方法主要包括以下步骤：S1.氧化处理，得到预氧化碳纤丝；S2.炭化处理，包括中温炭化和高温炭化先后两个阶段，得到石墨化的碳纤丝；S3.编网，得到成块的碳纤维布；S4.粘固成型，得到碳纤维管道制品。采用该申请案制作方法制成的碳纤维输送管道，具有质量轻、使用寿命长、冲击小、压力损失小等突出优点，而且输送管道的管径可以增大，有利于提高生产率。但是，该申请案的不足之处在于：该申请案中碳纤维输送管道完全采用碳纤维材料制造，生产成本过高，难以广泛推广使用。