[发明专利]一种复合材料圆柱壳与金属构件的连接设计及成型方法

权利要求书

1.一种复合材料圆柱壳与金属构件的连接设计及成型方法，其特征在于：所述连接设计及成型方法包括以下步骤：

步骤一：备料；预先加工好圆柱形缠绕芯模（1）以及与其配套的金属构件（6）；所述金属构件（6）为空心圆柱体，在金属构件（6）的外圆柱面上加工有一环形凸台、两个环形密封槽（2）、两个环形凹槽（4）、两个倒梢以及位于外端面上的倒角，所述两个环形密封槽（2）位于环形凸台的一侧，所述两个环形凹槽（4）、两个倒梢以及所述倒角位于环形凸台的另一侧，两个倒梢分别是第一倒梢（3）和第二倒梢（5），所述第一倒梢（3）设置在环形凸台与其中一个环形凹槽（4）之间，所述第二倒梢（5）设置在另一个环形凹槽（4）与倒角之间，由两个倒梢、两个环形凹槽（4）、连接两个环形凹槽（4）之间的外圆柱面、倒角以及所述外端面组合构成金属构件（6）的待连接区域；

步骤二：去污及粗糙度处理；金属构件（6）先进行去油、清洗，之后，对金属构件（6）的待连接区域进行喷砂或电子束毛化处理；

步骤三：圆柱形缠绕芯模（1）与金属构件（6）装配；将圆柱形缠绕芯模（1）放置到缠绕机上，并将金属构件（6）装配到圆柱形缠绕芯模（1）上的预定位置；

步骤四：铺放纤维预浸料；在金属构件（6）的待连接区域以及圆柱形缠绕芯模（1）未装配金属构件（6）的外表面铺放纤维预浸料；

步骤五：纤维缠绕；利用纤维缠绕机，对纤维束施加张紧力，在金属构件（6）的待连接区域以及圆柱形缠绕芯模（1）未装配金属构件（6）的外表面进行纤维缠绕，将金属构件（6）待连接区域的环形凹槽（4）内的预浸料通过纤维束张紧力紧密地与金属构件（6）相接触；

步骤六：重复步骤四和步骤五，直至纤维束达到设计厚度形成待固化的复合材料圆柱壳（7）为止；

步骤七：固化成型；将装配有金属构件（6）的圆柱形缠绕芯模（1）连同待固化的复合材料圆柱壳（7）一并放入固化炉内，进行固化成型，固化温度为70-145℃，固化时间为2-4h；

步骤八：制备成型部件；固化结束后，利用脱模机将圆柱形缠绕芯模（1）脱出，得到共固化成型的复合材料圆柱壳（7）与金属构件（6）的一体成型部件。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料圆柱壳与金属构件的连接设计及成型方法，其特征在于：步骤二中，对金属构件（6）的待连接区域进行喷砂或电子束毛化处理后产生数个毛刺凸起。

3.根据权利要求1所述的一种复合材料圆柱壳与金属构件的连接设计及成型方法，其特征在于：步骤五中，对纤维束施加的张紧力在3-65N之间。

4.根据权利要求1所述的一种复合材料圆柱壳与金属构件的连接设计及成型方法，其特征在于：所述金属构件（6）的材质为钛合金、铝合金或者型号钢。

5.根据权利要求1所述的一种复合材料圆柱壳与金属构件的连接设计及成型方法，其特征在于：所述复合材料为碳纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料、高强聚乙烯纤维增强复合材料中的一种或者是至少两种复合材料的组合。

6.根据权利要求1所述的一种复合材料圆柱壳与金属构件的连接设计及成型方法，其特征在于：所述纤维预浸料为碳纤维预浸料、芳纶纤维预浸料、玻璃纤维预浸料、高强聚乙烯纤维预浸料中的一种或者是至少两种预浸料的组合。

7.根据权利要求1所述的一种复合材料圆柱壳与金属构件的连接设计及成型方法，其特征在于：所述纤维预浸料为单向纤维预浸料、平纹预浸料、斜纹预浸料或多轴向预浸料。