[发明专利]金属与非金属复合内衬纤维缠绕复合材料气瓶及制造方法

权利要求书

1.一种金属与非金属复合内衬纤维缠绕复合材料气瓶，其特征在于，包括金属与非金属复合内衬（1）和碳纤维复合材料层(2)，所述金属与非金属复合内衬(1)包括上半球（1-1）、下半球（1-2）、接管嘴（1-3）、垫片（1-4）和拧紧螺母（1-5），所述上半球（1-1）与接管嘴（1-3）通过垫片（1-4）和拧紧螺母（1-5）采用螺纹连接并压紧，所述上半球（1-1）与下半球（1-2）采用热熔焊焊接在一起，所述内衬(1)的外表面缠绕碳纤维复合材料层(2)。

2.根据权利要求1所述的一种金属与非金属复合内衬纤维缠绕复合材料气瓶，其特征在于，所述的金属与非金属复合内衬(1)的厚度为0.05mm～0.2mm，金属与非金属复合内衬（1）的直径为100mm～1200mm。

3.根据权利要求1所述的一种金属与非金属复合内衬纤维缠绕复合材料气瓶，其特征在于，所述的上半球（1-1）和下半球（1-2）由2层塑料薄膜，中间夹1层金属薄膜，通过热压粘接制成，其中，塑料薄膜材料为聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚乙烯；金属薄膜材料为铝合金3003、钛合金TA2。

4.根据权利要求1所述的一种金属与非金属复合内衬纤维缠绕复合材料气瓶，其特征在于，所述的接管嘴（1-3）由不锈钢0Cr19Ni9机械加工制成，底座直径为50mm～100mm，通径为4mm～8mm；螺纹尺寸为M16mm～M30mm。

5.根据权利要求1所述的一种金属与非金属复合内衬纤维缠绕复合材料气瓶，其特征在于，所述的垫片（1-4）由铝合金5A06机械加工制成，厚度为2mm～8mm。

6.根据权利要求1所述的一种金属与非金属复合内衬纤维缠绕复合材料气瓶，其特征在于，所述的拧紧螺母（1-5）由不锈钢0Cr19Ni9机械加工制成，内螺纹尺寸为M16mm～M30mm,厚度为10mm～20mm。

7.根据权利要求1所述的一种金属与非金属复合内衬纤维缠绕复合材料气瓶，其特征在于，所述的碳纤维复合材料层（2）是碳纤维／环氧缠绕层，即将环氧树脂与固化剂、促进剂按一定比例混合成胶状液体，然后将浸有胶液的碳纤维缠绕在内衬(1)上经固化而成。

8.根据权利要求1所述的一种金属与非金属复合内衬纤维缠绕复合材料气瓶的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：制造加工金属与非金属复合内衬（1）；

步骤2：在金属与非金属复合内衬（1）外表面缠绕浸胶的碳纤维复合材料层（2）。

9.根据权利要求8所述的一种金属与非金属复合内衬纤维缠绕复合材料气瓶的制造方法，其特征在于，所述步骤1中包括以下步骤：

步骤11：上半球（1-1）、下半球（1-2）热压成型：首先选用2块0.1mm塑料薄板，中间夹1块0.1mm金属薄板，通过模具冲压成直径为100mm～1200mm的上半球(1-1)，然后给模具加热至一定温度后保温，使塑料薄板与金属薄板粘接牢固，制成上半球（1-1）。采用相同方法制成下半球（1-2）；

步骤12：上半球（1-1）开孔：采用线切割方法在上半球顶部打孔，孔直径为16mm～30mm；

步骤13：接管嘴（1-3）与上半球（1-1）装配：接管嘴（1-3）从上半球（1-1）由内向外安装，底座贴紧上半球（1-1）的内型面，然后将垫片（1-4）从接管嘴上端套入，最后用拧紧螺母通过螺纹拧紧，将垫片（1-4）、上半球（1-1）与接管嘴（1-3）压紧；

步骤14：上半球和下半球焊接：先将下半球套入上半球，直至下半球顶部与接管嘴底座接触，然后采用热熔焊将上半球和下半球焊接在一起，最后通过接管嘴向内衬充气，将下半球翻转后形成球形内衬结构。

10.根据权利要求8所述的一种金属与非金属复合内衬纤维缠绕复合材料气瓶的制造方法，其特征在于，所述步骤2中包括以下步骤：

步骤21：对内衬(1)的外表面进行打磨处理：将内衬(1)的外表面用80～120目的砂纸进行打磨处理，再用乙醇试剂清理打磨后的表面；

步骤22：通过接管嘴（1-3）向内衬（1）内灌入砂模糊状原料，滚动内衬（1）使砂模糊状原料均匀分布在内衬（1）内表面，然后将内衬（1）放入烘箱内进行烘干，随炉冷却；

步骤23：碳纤维浸树脂胶：将环氧树脂与固化剂、促进剂按一定比例混合成胶状液体，将碳纤维浸树脂胶；

步骤24：碳纤维复合材料的缠绕：首先采用平面缠绕方式，缠绕若干层纵向纤维层，每层缠绕极孔直径依次递增，然后在最外层采用环向缠绕方式，缠绕1层环向缠绕层；

步骤25：固化处理：将缠绕有碳纤维复合材料层(2)的内衬(1)升温到100±5℃,保温60~80min，随炉冷却；

步骤26：清除砂模：向内衬灌入软化剂，将内衬内砂膜充分软化后倒出，然后采用乙醇试剂对内衬进行清洗干净。