本发明涉及一种碳纤维管件的成型方法,属于复合材料技术领域。
背景技术:
碳纤维复合材料具有高比模量、高强度、抗弯曲、热膨胀系数小、重量轻、自润滑性好等特点,在航空航天、汽车制造、体育器材等领域得到越来越广泛的应用。碳纤维复合材料的成型工艺普遍采用缠绕工艺、rtm工艺和碳纤维预浸料铺覆工艺,固化成型后通过脱模抽出芯模,便得到一根全碳纤维的管件。在使用过程中,在管件上安装一些配件,若是全碳纤维管件,只能通过打孔、攻螺纹来固定零件,且窗口不宜开的过大,否者会因轴向纤维断裂太多影响整个管件性能。
碳纤维管件的成型效率低,常规的固化采用热压罐成型工艺以及拉挤成型工艺,热压罐成型工艺,产品性能优异,成本高;拉挤成型工艺产品成本低,但是性能差(只能拉挤0°纤维),应用范围窄。
技术实现要素:
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种碳纤维管件的成型方法。
本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明提供了一种碳纤维管件的成型方法,其包括如下步骤:
在芯棒表面套装气袋;
在所述气袋的表面铺设碳纤维预浸料后,抽出芯棒,将气袋装入成型模具;
为气袋充气加压,同时对成型模具进行加热,待碳纤维预浸料形成管状结构后,降温脱模,得到所述碳纤维管件。
作为优选方案,所述芯棒的直径根据碳纤维管件的内壁周长计算,具体计算公式为:对于端面尺寸为“长”ד宽”ד厚度”的管件,所需的芯棒直径=[(长度-厚度*1.2)+(宽度-厚度*1.2)]/π。
作为优选方案,所述碳纤维预浸料由碳纤维纱和环氧树脂组成,所述碳纤维纱的重量百分数为60~80%,所述环氧树脂的重量百分数为20~40%。
作为优选方案,所述碳纤维预浸料的铺设方法为:将裁剪好的所述碳纤维预浸料放在平台上,控制碳纤维预浸料与芯棒平行,滚动芯棒,碳纤维预浸料就包裹一层在芯棒上。
作为优选方案,所述碳纤维预浸料的角度为0°、90°、45°或-45°。
作为优选方案,对所述气袋充气压力为1.5mpa。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明在模具费用,铺层工时,合模工时,拆模工时,设备使用,能耗上相比热压罐有非常大的成本优势;
2、产品纤维结构及致密程度与热压罐工艺相当,产品性能与热压罐成型管件相当。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明的碳纤维管件的成型方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示,本实施例提供了一根40mm×40mm×2mm的碳纤维方管的成型方法,具体包括如下步骤:
根据[(40-2*1.2)+(40-2*1.2)]/π的计算方法设计芯棒的直径;
在芯棒表面套装气袋;
在所述气袋的表面铺设碳纤维预浸料后,抽出芯棒,将气袋装入成型模具;
以1.5mpa的压力为气袋充气加压,同时对成型模具进行加热,待碳纤维预浸料形成管件型结构后,降温脱模,得到所述碳纤维管件;其中,所述碳纤维预浸料由碳纤维纱和环氧树脂组成,所述碳纤维纱的面密度为25~250g/m2,所述环氧树脂的重量百分数为20%,碳纤维纱的重量百分数为80%,碳纤维预浸料的角度为0°。
对比例1
本对比例提供了一根40mm×40mm×2mm的碳纤维方管的热压罐成型方法,具体包括如下步骤:
制作方形模芯;
将碳纤维预浸料在模芯表面铺层后,置于外模中进行合模;
制作真空袋后送入热压罐内进行加压加热,固化后脱模,并将模芯抽出。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。