复合材料臂架的制作工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种复合材料臂架的制作工艺，在芯模上铺放一层薄膜，在薄膜外表面铺放多层纤维预浸料，经过预吸胶工艺形成第一加强梁、第二加强梁，将第一加强梁和第二加强梁定位，在加强梁外层铺放碳纤维预浸料，形成臂架预制件，将预制件放入外模内部，并将加强梁的芯模小心的抽出，外面包裹真空袋，将包裹真空袋的预制件进行升温固化，固化冷却脱模即得复合材料臂架；该工艺通过加强梁与主梁一体固化，将肋条完美的镶在主梁内部，最大限度发挥复合材料的最大性能。多层预浸料充分发挥复合材料的可设计性优良的特点，单向预浸料提供主要受力方向的强度和刚度，织物预浸料防止内部单向纤维层开裂，玻璃纤维预浸料能提高冲击强度，降低成本。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种复合材料臂架的制作工艺。 复合材料臂架的制作工艺
【背景技术】
[0002] 臂架作为泵车的关键部件，其伸展高度决定了设备的工作范围，如果采用传统金 属为结构材料，在提高臂架长度的同时，必将大大提高臂架的重量，从而提高了整车重量及 综合能耗，而且传统金属臂架对车架、地盘要求较高，整车油耗较大，机动性较差，泵车在长 期工作当中，金属臂架容易产生疲劳破坏，腐蚀等问题。
[0003] 高性能树脂基复合材料因其具有高比强度、高比模量、耐腐蚀、性能可设计性好等 优点，是替代传统材料作为臂架的轻量化及超长化的最佳选择。
[0004] 现有公开的复合材料臂架的制造方法中，主要有两类，一类为中空结构；一类为主 梁结构加金属内衬或复合材料内衬，内衬与主梁胶接而成，这两类结构并未最好的发挥复 合材料的最佳性能而且结构稳定性稍差。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种复合材料臂架的制作工艺，能够最大限度发挥复合材料 的最大性能，解决现有技术中存在的未最好的发挥复合材料的最佳性能而且结构稳定性稍 差的问题。
[0006] 本发明的技术解决方案是： 一种复合材料臂架的制作工艺，包括以下步骤： 51、 加强梁定型：在芯模上铺放一层薄膜，形成一层光滑的可脱模层，在脱模层外表面 铺放多层纤维预浸料，经过预吸胶工艺形成第一加强梁，用同样的方法制作第二加强梁； 52、 主梁定型：将第一加强梁和第二加强梁定位，在加强梁外层铺放碳纤维预浸料，形 成臂架预制件； 53、 预制件定型：将预制件放入外模内部，并将加强梁的芯模小心的抽出，外面包裹真 空袋； 54、 固化：将包裹真空袋的预制件进行升温固化，固化冷却脱模即得复合材料臂架。
[0007] 进一步地，步骤S1具体为： 511、 芯模表面用丙酮擦洗，然后涂覆脱模剂； 512、 在芯模表面铺覆一层薄膜，薄膜采用隔离膜、真空袋或聚酯膜其中的一种； 513、 在薄膜表面铺覆多层纤维预浸料； 514、 在预浸料表面铺放脱模布、吸胶布、有孔隔离膜、真空袋，抽真空至 0· 05Mpa_0. IMpa，并保持20min_30min，进行预吸胶工艺。
[0008] 进一步地，步骤S2具体为： 521、 将第一加强梁和第二加强梁并排定位，在连接缝处填充单向纤维预浸料； 522、 在加强梁外表面铺覆碳纤维预浸料。
[0009] 进一步地，步骤S3具体为： 531、 外模表面用丙酮擦洗，然后涂覆脱模剂； 532、 将预制件放入外模内部，并将加强梁芯模小心抽出； S33 :在加强梁内部套入真空袋，在外面表面铺放透气毡，真空袋； S34,将加强梁内部真空袋与外模表面的真空袋相连。
[0010] 进一步地，步骤S4中升温固化的步骤为：升温至120°C -135°c，并保温 90min-120min，固化的设备为热压罐或能提供压力温度的压力容器。
[0011] 进一步地，所述加强梁采用多层碳纤维预浸料，或采用碳纤维预浸料与玻璃纤维、 芳纶纤维混合预浸料，主梁为多层碳纤维复合材料，主梁的内、外层铺覆有碳纤维织物预浸 料，织物预浸料为平纹、斜纹或缎纹织物预浸料其中的一种，中间层铺覆有0°单向纤维预 浸料、90°单向纤维预浸料以及±45°单向纤维预浸料。
[0012] 考虑到热压罐设备的昂贵性，本发明还提供了一种改进的低成本制作工艺。
[0013] 一种改进的低成本复合材料臂架的制作工艺，包括以下步骤： 51、 加强梁定型：在芯模表面铺覆一层膨胀橡胶，在橡胶表面铺放多层纤维预浸料，经 过预吸胶工艺形成第一加强梁，用同样的方法制作第二加强梁； 52、 主梁定型：将第一加强梁和第二加强梁定位，在加强梁外层铺放碳纤维预浸料，形 成臂架预制件； 53、 预制件定型：将预制件放入外模内部，包裹真空袋； 54、 固化：将包裹真空袋的预制件进行升温固化，固化冷却脱模即得复合材料臂架。
[0014] 进一步地，步骤S1中，膨胀橡胶的厚度为3mm-5mm，膨胀橡胶为硅橡胶。
[0015] 进一步地，步骤S3中，将预制件放入外模内部，包裹透气毡，用真空袋包裹外模和 芯模。
[0016] 进一步地，步骤S4具体为： 541、 将包裹真空袋的预制件连接真空泵，抽真空； 542、 将预制件放入固化炉或烘箱或其他能提供的加热的设备； 543、 升温至 120°C _135°C，并保温 90min-120min ; 544、 降温至60°C脱模可得臂架。
[0017] 该种改进的低成本复合材料臂架的制作工艺，通过芯模及外模定位，膨胀橡胶受 热膨胀给预制件加压以及抽真空给预制件加压，不但能提供质量合格的臂架，而且固化过 程避免了热压罐等昂贵的设备，降低了制作成本。
[0018] 本发明的有益效果是：通过加强梁与主梁一体固化，将肋条完美的镶在主梁内部， 最大限度发挥复合材料的最大性能。多层预浸料充分发挥复合材料的可设计性优良的特 点，单向预浸料提供主要受力方向的强度和刚度，织物预浸料防止内部单向纤维层开裂，并 提供美观效果，玻璃纤维预浸料能提高冲击强度，降低成本。本发明的复合材料臂架，充分 利用了复合材料的高比强度、高比刚度、耐腐蚀、耐疲劳等优点，使得臂架更轻、更长，而且 碳纤维复合材料良好的阻尼特性，减小了臂架在使用过程中的震动，提高了泵车的使用寿 命及安全性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1示出了实施例一种复合材料臂架的截面示意图； 其中，1-芯模，2-薄膜，3-第一加强梁，4-第二加强梁，5-主梁，9-外模。
[0020] 图2示出了实施例一种复合材料臂架的固化示意图； 其中，3-第一加强梁，4-第二加强梁，5-主梁，6-内部真空袋，7-外部真空袋，9-外模。
[0021] 图3示出了实施例一种改进的低成本复合材料臂架的制作过程中的截面示意图； 其中，1-芯模，3-第一加强梁，4-第二加强梁，5-主梁，7-外部真空袋，8-膨胀橡胶， 9-外模。
【具体实施方式】
[0022] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的说 明，但如下的实施例以及附图仅是对本发明的进一步说明，而不能限制本发明，本发明可以 由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0023] 本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，复合材料臂架的制作工艺，提供了 一种复合材料臂架，包括第一复合材料加强梁3、第二复合材料加强梁4以及第三复合材料 主梁5,主梁5与加强梁一体固化而成。加强梁数目可根据设计增加，制作工艺和第一加强 梁3 -样。
[0024] 加强梁主要为多层碳纤维预浸料或碳纤维预浸料与玻璃纤维、芳纶纤维混合预浸 料，具体层数及纤维铺层根据臂架设计强度而定。加强梁铺覆有0°单向纤维预浸料、90° 单向纤维预浸料以及±45°单向纤维预浸料。
[0025] 主梁5为多层碳纤维复合材料或类似碳纤维强度模量的其他纤维，主梁5内外层 铺覆有碳纤维织物预浸料，织物预浸料可根据设计为平纹、斜纹或缎纹织物预浸料其中的 一种。中间层铺覆有〇°单向纤维预浸料、90°单向纤维预浸料以及±45°单向纤维预浸 料。
[0026] 实施例1 纤维材料采用碳纤维单向预浸料、碳纤维斜纹织物预浸料、玻璃纤维预浸料。
[0027] 如图1、2所示，在芯模1表面用丙酮擦洗，然后涂覆脱模剂，在芯模1表面铺覆一 层薄膜2,薄膜2可以是隔离膜、真空袋或聚酯膜其中的一种，在薄膜2表面铺覆多层纤维 预浸料，在预浸料表面铺放脱模布、吸胶布、有孔隔离膜、真空袋，抽真空至〇. 〇5mpa并保持 30min形成第一加强梁3,用同样的方法制作第二加强梁4,将第一加强梁3和第二加强梁 4定位，之间的缝隙用单向预浸料填补，然后在加强梁表面铺放纤维预浸料，形成主梁5,在 主梁5表面铺放脱模布、吸胶布、有孔隔离膜、真空袋，抽真空至0. lmpa并保持20min形成 预制件，外模9表面用丙酮擦洗，然后涂覆脱模剂，将预制件放入外模9内部，并将加强梁 芯模1小心抽出，在加强梁内部套入环形内部真空袋6,在外模表面铺放透气毡，外部真空 袋7,将加强梁内部真空袋6与外模表面的外部真空袋7相连，将预制件放入热压罐升温至 120°C _135°C，并保温90min-120min，脱模后即可得复合材料臂架。
[0028] 实施例2 纤维材料采用碳纤维单向预浸料、碳纤维斜纹织物预浸料。
[0029] 如图3所示，在芯模1表面用丙酮擦洗，然后涂覆脱模剂，在芯模1表面铺覆一层 硅胶薄膜8,在硅胶薄膜8表面铺覆多层纤维预浸料，在预浸料表面铺放脱模布、吸胶布、有 孔隔离膜、真空袋，抽真空至0. 〇8Mpa并保持20min形成第一加强梁3,用同样的方法制作第 二加强梁4,将第一加强梁3和第二加强梁4定位，之间的缝隙用单向预浸料填补，然后在 加强梁表面铺放纤维预浸料，形成主梁5,在主梁5表面铺放脱模布、吸胶布、有孔隔离膜、 真空袋，抽真空至0. IMpa并保持20min形成预制件，外模9表面用丙酮擦洗，然后涂覆脱模 齐?，将预制件放入外模9内部，在外模9表面铺放脱模布、外部真空袋7,放入烘箱，抽真空至 0. 08Mpa，升温至120°C _135°C，并保温90min-120min，脱模后即可得复合材料臂架。
【权利要求】
1. 一种复合材料臂架的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤： 51、 加强梁定型：在芯模上铺放一层薄膜，形成一层光滑的可脱模层，在脱模层外表面 铺放多层纤维预浸料，经过预吸胶工艺形成第一加强梁，用同样的方法制作第二加强梁； 52、 主梁定型：将第一加强梁和第二加强梁定位，在加强梁外层铺放碳纤维预浸料，形 成臂架预制件； 53、 预制件定型：将预制件放入外模内部，并将加强梁的芯模小心的抽出，外面包裹真 空袋； 54、 固化：将包裹真空袋的预制件进行升温固化，固化冷却脱模即得复合材料臂架。
2. 如权利要求1所述复合材料臂架的制作工艺，其特征在于，步骤S1具体为： 511、 芯模表面用丙酮擦洗，然后涂覆脱模剂； 512、 在芯模表面铺覆一层薄膜，薄膜采用隔离膜、真空袋或聚酯膜其中的一种； 513、 在薄膜表面铺覆多层纤维预浸料； 514、 在预浸料表面铺放脱模布、吸胶布、有孔隔离膜、真空袋，抽真空至 0· 05Mpa_0. IMpa，并保持20min_30min，进行预吸胶工艺。
3. 如权利要求2所述复合材料臂架的制作工艺，其特征在于，步骤S2具体为： 521、 将第一加强梁和第二加强梁并排定位，在连接缝处填充单向纤维预浸料； 522、 在加强梁外表面铺覆碳纤维预浸料。
4. 如权利要求3所述复合材料臂架的制作工艺，其特征在于，步骤S3具体为： 531、 外模表面用丙酮擦洗，然后涂覆脱模剂； 532、 将预制件放入外模内部，并将加强梁芯模小心抽出； S33 :在加强梁内部套入真空袋，在外面表面铺放透气毡，真空袋； S34,将加强梁内部真空袋与外模表面的真空袋相连。
5. 如权利要求1-3任一项所述复合材料臂架的制作工艺，其特征在于：步骤S4中升温 固化的步骤为：升温至120°C _135°C，并保温90min-120min，固化的设备为热压罐或能提供 压力温度的压力各器。
6. 如权利要求5所述复合材料臂架的制作工艺，其特征在于：所述加强梁采用多层碳 纤维预浸料，或采用碳纤维预浸料与玻璃纤维、芳纶纤维混合预浸料，主梁为多层碳纤维复 合材料，主梁的内、外层铺覆有碳纤维织物预浸料，织物预浸料为平纹、斜纹或缎纹织物预 浸料其中的一种，中间层铺覆有0°单向纤维预浸料、90°单向纤维预浸料以及±45°单 向纤维预浸料。
7. -种改进的低成本复合材料臂架的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤： 51、 加强梁定型：在芯模表面铺覆一层膨胀橡胶，在橡胶表面铺放多层纤维预浸料，经 过预吸胶工艺形成第一加强梁，用同样的方法制作第二加强梁； 52、 主梁定型：将第一加强梁和第二加强梁定位，在加强梁外层铺放碳纤维预浸料，形 成臂架预制件； 53、 预制件定型：将预制件放入外模内部，包裹真空袋； 54、 固化：将包裹真空袋的预制件进行升温固化，固化冷却脱模即得复合材料臂架。
8. 如权利要求7所述改进的低成本复合材料臂架的制作工艺，其特征在于：步骤S1 中，膨胀橡胶的厚度为3mm-5mm，膨胀橡胶为娃橡胶。
9. 如权利要求8所述改进的低成本复合材料臂架的制作工艺，其特征在于：步骤S3 中，将预制件放入外模内部，包裹透气毡，用真空袋包裹外模和芯模。
10. 如权利要求7-9任一项所述改进的低成本复合材料臂架的制作工艺，其特征在于， 步骤S4具体为： 541、 将包裹真空袋的预制件连接真空泵，抽真空； 542、 将预制件放入固化炉或烘箱或其他能提供的加热的设备； 543、 升温至 120°C _135°C，并保温 90min-120min ; 544、 降温至60°C脱模可得臂架。
【文档编号】B29L12/00GK104085120SQ201410300334
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】陈征辉, 王晶晶, 吴维维 申请人:江苏恒神纤维材料有限公司