[发明专利]一种复合材料压力容器的制造方法

说明书

本发明公开了一种复合材料压力容器的制造方法，复合材料压力容器包括内衬、纤维缠绕复合材料层及介质进出口，介质进出口与复合材料压力容器内外相连通，包括步骤S1至步骤S6。本发明的制造方法通过设置金属内衬被电化学腐蚀的危险，通过在金属内衬和复合材料相互邻接的层间加入变形协调层不仅可以避免金属内衬被电化学腐蚀，而且可以提高金属内衬和复合材料的粘接效果，改善金属内衬的受力状态，提高压力容器，如本发明所述的气瓶的整体性能；采用在复合材料层间铺覆变形协调层的方式，能够显著提高纤维缠绕复合材料的层间效果，可有效提高压力容器的耐疲劳和抗爆破的性能，同时保护了金属内衬免受电化学腐蚀的危险。

技术领域

本发明属于压力容器制造方法技术领域，更具体地说，尤其涉及一种复合材料压力容器的制造方法。

背景技术

复合材料压力容器具有重量轻、耐腐蚀性好、可设计性强、失效时无杀伤性碎片产生等许多优点，已广泛应用于航空航天、船舶、汽车、抢险救生、医疗卫生等诸多领域。

纤维缠绕复合材料成型的压力容器，其制作工艺一般采用经树脂浸渍过的纤维材料在内衬上进行纵向及环向交替连续缠绕，然后固化成型。内衬的设置是在缠绕过程中起芯模和骨架的作用。外层的复合材料层是内压载荷的主要承受层，由连续纤维经纵向或环向交替缠绕成型，固化后成为一种多层的各向异性结构。因此，复合材料层的层间行为是影响其整体性能发挥的关键。早在20世纪40年代，复合材料压力容器首次在美国军用飞机上使用；随后，国内外许多制造公司，对其进行了大量研究和开发工作，较好的解决了复合材料压力容器设计制作的技术问题。但是，随着压力容器工作压力和使用要求的提高，目前的设计制造方法较难发挥复合材料层的整体性能，纤维纵向与环向交替缠绕成型的方式，其层间效果差、层与层之间协同效应低，导致压力容器的制成品耐压强度低，耐疲劳及耐爆破性能差，无法满足先进的复合材料压力容器耐高压的技术要求。

但是随着压力容器工作压力和使用要求的提高，目前的设计制造方法较难发挥复合材料层的整体性能，纤维纵向与环向交替缠绕成型的方式，其层间效果差、层与层之间协同效应低，导致压力容器的制成品耐压强度低，耐疲劳及耐爆破性能差，无法满足先进的复合材料压力容器耐高压的技术要求，因此我们需要提出一种复合材料压力容器的制造方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，采用在复合材料层间铺覆变形协调层的方式，能够显著提高纤维缠绕复合材料的层间效果，可有效提高压力容器的耐疲劳和抗爆破的性能，同时保护了金属内衬免受电化学腐蚀的危险，而提出的一种复合材料压力容器的制造方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复合材料压力容器的制造方法，复合材料压力容器包括内衬、纤维缠绕复合材料层及介质进出口，介质进出口与复合材料压力容器内外相连通，包括如下步骤：

步骤S1、使用金属材料或者非金属材料制造内衬，在金属内衬的外表面敷设粘结层；

步骤S2、纤维缠绕复合材料层与由高分子胶膜形成的变形协调层交替覆着至少循环两次制造而成，以连续缠绕方式构成纤维缠绕复合材料层；

步骤S3、在内衬的外表面敷设粘接层，在已铺贴完粘结层的内衬外表面，采用湿法缠绕法制备纤维缠绕复合材料层；

步骤S4、在内衬与纤维缠绕复合材料层之间铺敷由高分子胶膜层形成的变形协调层；

步骤S5、高分子胶膜层上制造由纤维缠绕复合材料层与由高分子胶膜形成的变形协调层交替覆着而形成的复合结构层并对其进行分层固化；

步骤S6、对粘结层与纤维缠绕复合材料层进行共固化。

优选的，所述内衬为球形、柱形或者环形，所述高分子胶膜的材质设置为环氧树脂，且高分子胶膜的厚度为0.1～2.0mm。

优选的，步骤S2中，所述纤维缠绕复合材料层设置为多层。