[发明专利]一种复合材料圆管的生产方法及设备

说明书

一种复合材料圆管的生产方法及设备，包括依序排布的合金冶炼装置，无心车床，纱架，拉缠组件，牵引机和切割机，合金冶炼装置用于冶炼低熔点合金同时与挤出模具相连，挤出成型制得连续不断的低熔点合金模芯，所述无心车床用于加工校直低熔点合金模芯，拉缠组件用于对复合材料圆杆进行固化成型；牵引机拉动复合材料圆杆进行移动，离开牵引机进入切割机后按照尺寸切割复合材料圆杆，最后再放入合金冶炼装置中加热熔化模芯，清洗干净后即可获得复合材料圆管成品。本发明克服传统拉缠设备中模芯长度有限且固定不动、模芯在拉挤模具内下垂、圆管壁厚不均匀、牵引机压扁复合材料圆管等问题，大大提高了圆管尺寸精度，尤其适合生产高精度拉缠圆管。

技术领域

本发明涉及复合材料拉缠成型领域，更具体指的是一种低熔点合金作为模芯的复合材料圆管的生产方法及设备。

背景技术

在复合材料拉挤缠绕圆管的生产过程中，模芯通常是固定好一端，纤维在预浸好树脂后固定在模芯表面，之后纤维和模芯一起进入模具，固化成型获得圆管，圆管离开模具后模芯脱离，圆杆内部变成中空状态，再使用牵引设备对圆管进行牵引时，之后切割成所需长度。

由于模芯只固定了一侧，另一侧完全在外模具里面悬空，受重力的影响，模芯在外模具内部势必下垂，从而影响拉挤出来的圆管同心度，导致纤维在圆管周向上分布不均匀，进而造成圆管直线度降低。

在牵引过程中，会经常出现控制不好牵引设备上对圆管的夹持力，夹持力太小则无法牵引圆管，夹持力太大会导致圆管的夹持部位变形；部分设备使用皮带式牵引机对复合材料圆管全部进行夹持，若圆管被夹持变形则生产出来的只能全部报废；还有一部分牵引机只固定的夹持圆管某一段位置，之后带动圆管前进，到达行程终点后复位重新夹持某一段前进，该方法只对只圆管固定的位置夹持，但圆管夹持部分依旧会变形，这时只能切除被夹持的部分，生产过程中依旧产生较多废料。

若使模芯全程跟随圆管移动，可以有效的避免模芯在外模具里下垂和牵引机夹扁圆管的问题，切割后在去除模芯，由于使用普通金属材料的作为可移动模芯，成本太高，且不好脱模；本发明采用低熔点合金作为模芯可有效的避免上述问题，低熔点合金可以有效的避免脱模的过程，只需要把获得的圆杆重新加温熔化掉低熔点合金即可，需要注意的是低熔点合金的熔化温度会高于圆管树脂成型温度，低于圆管热变形温度，同时低熔点合金熔化的过程也同时作为圆管退火过程，使用低熔点合金作为模芯可以有效的提高圆管各个参数精度，生产过程中低熔点合金可以循环利用，生产过程中不产生废料，对比传统模芯清洁环保，适合高精度拉缠圆管生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种复合材料圆管的生产方法及设备。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种复合材料圆管的生产方法，包括以下步骤：

选用低熔点合金作为模芯材料；

在合金冶炼炉内加入低熔点合金，加热使低熔点合金熔化形成液态低熔点合金流体；

将液态低熔点合金流体通过挤出装置挤出，再经冷却得到低熔点合金模芯；

将低熔点合金模芯送入无心车床，把低熔点合金模芯加工和校直到所需尺寸及精度；

拉挤处理，将经过预浸过树脂的纱线缠绕在低熔点合金模芯表面，先通过内层纱在低熔点合金模芯圆周表面沿纵向方向缠绕形成内层螺旋结构，再利用缠绕纱线在内层纱形成的内层结构上缠绕形成中层缠绕结构，再在中层缠绕结构上布置外层纱，外层纱沿着低熔点合金模芯纵向方向在绕着圆周面缠绕形成外层结构，从而在低熔点合金模芯表面形成了具有内层、中层和外层共三层的结构，然后送入对应的模具，在拉挤过程中低熔点合金模芯一直跟随预浸后的纱线移动；

在模具中加热固化成型，使纱线上的树脂固化形成外保护层，结合纱线的缠绕与树脂的固化，使得低熔点合金模芯和外保护层之间为实心结构，得到实心结构的复合材料圆杆；