[发明专利]一种碳纤维复合材料臂节及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纤维复合材料臂节，其特征在于，包括：

碳纤维复合材料壳体；

内芯，填充于所述碳纤维复合材料壳体的内部；

大端端部连接预埋件，预埋于所述碳纤维复合材料壳体内部的大端端部，并嵌设于所述内芯中，用于所述碳纤维复合材料臂节的大端的连接；所述大端端部连接预埋件包括：大端金属连接轴，包括第一大端连接轴和第二大端连接轴；大端金属翼板，所述大端金属翼板包括垂直于所述大端金属连接轴的轴设置的第一翼板和第二翼板，所述第一翼板和所述第二翼板分别设置于所述大端金属连接轴的两端，所述大端金属翼板与所述大端金属连接轴固定连接；在垂直于所述大端金属连接轴的平面上，所述第一翼板和所述第二翼板的截面形状与所述碳纤维复合材料壳体的内腔截面形状相同；所述第一翼板和所述第二翼板远离端部的一侧设有大端延长臂；

小端端部连接预埋件，预埋于所述碳纤维复合材料壳体内部的小端端部，并嵌设于所述内芯中，用于所述碳纤维复合材料臂节的小端的连接；所述小端端部连接预埋件包括：小端金属连接轴，包括第一小端连接轴和第二小端连接轴；小端金属翼板，所述小端金属翼板包括相互平行设置的第三翼板和第四翼板，所述第三翼板和所述第四翼板与所述小端金属连接轴连接；所述第三翼板和所述第四翼板远离端部的一侧设有小端延长臂；

所述大端金属翼板、所述小端金属翼板上还设有多个第一通孔，多个所述第一通孔内穿设有锚固件；

输送管支撑预埋件，预埋于所述碳纤维复合材料壳体内部的中部，并嵌设于所述内芯中，用于连接混凝土输送管路；

所述内芯上间隔设置多个第二通孔，多个所述第二通孔中穿设有加强件，所述加强件形成三维网格状；所述加强件与所述碳纤维复合材料壳体一体成型；

所述碳纤维复合材料壳体包括碳纤维复合材料壳体内层和碳纤维复合材料壳体外层，所述碳纤维复合材料壳体内层为预浸布采用真空袋压成型工艺或热压罐成型工艺成型；所述碳纤维复合材料壳体外层采用真空灌注成型工艺或树脂传递模塑工艺成型。

2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料臂节，其特征在于：

所述内芯包括依次连接的大端端部内芯、中间部内芯、小端端部内芯，所述大端端部内芯、所述中间部内芯、所述小端端部内芯之间通过胶粘剂连接；所述中间部内芯分为三段分内芯，三段所述分内芯之间通过胶粘剂连接。

3.一种制备如权利要求1或2所述的碳纤维复合材料臂节的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1. 加工出内芯，并在所述内芯上预留所述大端端部连接预埋件、所述小端端部连接预埋件、所述输送管支撑预埋件的槽孔；

S2. 加工出所述大端端部连接预埋件、所述小端端部连接预埋件、所述输送管支撑预埋件；

S3. 将所述大端端部连接预埋件、所述小端端部连接预埋件填充进所述内芯上预留的槽孔，在所述大端端部连接预埋件、所述小端端部连接预埋件外包预浸布，并采用真空袋压法一体固化；

S4. 在步骤S3得到的内芯、大端端部连接预埋件、小端端部连接预埋件一体结构外包预浸布，将所述输送管支撑预埋件填装在所述内芯上预留的槽孔内，继续铺设预浸布至设计厚度，成型并固化，形成碳纤维复合材料壳体内层；

S5. 在所述碳纤维复合材料壳体内层外铺设碳布至设计厚度，以树脂材料为基体，成型并固化，形成碳纤维复合材料壳体外层，得到所述碳纤维复合材料臂节；

步骤S4中，采用真空袋压成型工艺或热压罐成型工艺成型并固化；

步骤S5中，采用真空灌注成型工艺或树脂传递模塑工艺成型并固化。

4.根据权利要求3所述的制备碳纤维复合材料臂节的方法，其特征在于，步骤S2中加工出所述大端端部连接预埋件具体包括以下步骤：

S201. 加工大端金属连接轴和大端金属翼板，将所述大端金属连接轴和所述大端金属翼板固定连接；

S202. 在所述大端金属连接轴外部环缠碳纤维复合材料进行加强；

S203. 在所述大端金属翼板上的第一通孔中穿设纤维束进行锚固，并预留部分长纤维束，使所述长纤维束与后续步骤中预浸布铺层牵连锚固。

5.根据权利要求3所述的制备碳纤维复合材料臂节的方法，其特征在于：

步骤S2中加工出所述小端端部连接预埋件具体包括以下步骤：

S211. 加工小端金属连接轴和小端金属翼板，将所述小端金属连接轴和所述小端金属翼板固定连接；

S212. 在所述小端金属翼板上的第一通孔中穿设纤维束进行锚固，并预留部分长纤维束，使所述长纤维束与后续步骤中预浸布铺层牵连锚固。