碳纤维复合材料传动轴管干法缠绕成型方法【
技术领域：
】[0001]本发明涉及一种碳纤维复合材料传动轴管干法缠绕成型方法。【
背景技术：
】[0002]随着复合材料传动轴在车辆船舶、航空航天等领域的越来越广泛的应用，其制造方法也越来越吸引人们的注意。目前制作复合材料传动轴管的常见方法有拉挤成型、table-rolling、拉绕成型、RTM成型以及缠绕成型，其中缠绕成型应用最为广泛。无论是其生产成本、自动化程度，还是其制品的灵活性，包括尺寸大小的改变和铺层角度的改变，都使缠绕成型成为制作复合材料传动轴管的最佳选择。[0003]缠绕成型主要有湿法成型和干法成型两种，其中湿法成型制品时，存在工作环境差，树脂浪费严重，纤维会被磨损等缺点。【
发明内容】[0004]本发明的目的是提供一种碳纤维复合材料传动轴管干法缠绕成型方法解决现有技术中存在的湿法成型制品时，存在工作环境差，树脂浪费严重，纤维会被磨损等问题。[0005]本发明的技术解决方案是:一种碳纤维复合材料传动轴管干法缠绕成型方法，包括:步骤1、模具处理:首先利用丙酮将模具上面的灰尘、油污以及固化残余物等污染物清洗干净，之后将脱模剂均匀涂覆于整个模具上1-2次后，对模具进行加热；步骤2、线型缠绕:将模具加热至一定温度之后，在适当的缠绕速度和缠绕张力下，将适当宽度的预浸纱，按照一定的线型缠绕于模具上面，形成复合材料层；步骤3、表面处理:停止加热，待模具降温至某一温度，复合材料层表面再缠绕一层硅胶膜或者PET膜，以保证制品的美观性和致密性；步骤4、固化脱模:表面处理完成之后，按照不高于3°C/min的升温速率升至180°C，保温一段时间，最后冷却至室温脱模切割，得到传动轴管。[0006]进一步地，步骤2中所述模具需要预热至50_90°C。[0007]进一步地，步骤2中所述缠绕张力为10-120N。[0008]进一步地，步骤2中所述预浸纱宽度为2-20mm。[0009]进一步地，步骤2中所述预浸纱为碳纤维/环氧预浸纱，且树脂质量含量为20%-40%。[0010]进一步地，步骤2中所述缠绕线型包括缠绕方向10-75°的螺旋缠绕和缠绕方向85-89°的环向缠绕。[0011]进一步地，步骤3中所述硅胶膜或者PET膜厚度为0.1-0.5mm。[0012]进一步地，步骤4中所述预浸纱固化温度为180°C/2.5h。[0013]进一步地，步骤4中所述预浸纱传动轴管的玻璃化转变温度为220°C。[0014]进一步地，步骤4中所述预浸纱传动轴管的孔隙率低于2%。[0015]本发明的有益效果是:该种碳纤维复合材料传动轴管干法缠绕成型方法，通过干法缠绕成型，制得碳纤维或环氧复合材料传动轴管，具有较高的比强度和比刚度、优异的耐湿热性，Tg为220°C以及良好的致密性、均匀性和尺寸精确性。其中环氧树脂质量含量为20%-40%，可以保证碳纤维/环氧预浸纱在100°C下良好的工艺性。该种碳纤维/环氧复合材料传动轴管的Tg为220°C，可以保证其在200°C以下长期稳定地工作。此外，该种碳纤维/环氧复合材料传动轴管的孔隙率低于2%，可以保证其优异的力学性能，从而满足制品扭转强度，扭转刚度，弯曲刚度以及抗疲劳性能的要求。【附图说明】[0016]图1是实施例中传动轴管的结构示意图。[0017]图2是实施例中传动轴管干法成型的示意图。[0018]图3是实施例一中销钉模具的结构示意图。[0019]图4是实施例二中封头模具的结构示意图。[0020]其中:1-红外加热板，2-不锈钢芯模，3-复合材料层，4-展纱棍，5-丝嘴，6_预浸纱，7-销钉模具，8-封头模具；31-环向缠绕层，32-螺旋缠绕层。【具体实施方式】[0021]下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。[0022]该种碳纤维复合材料传动轴管的干法缠绕成型，它涉及到一种采用碳纤维/环氧预浸纱6成型传动轴管的方法，即在一定的缠绕张力作用下，将已经制备好的碳纤维/环氧预浸纱6，按照一定的线型缠绕在具有一定温度的模具上，制品缠绕完成之后，经过表面处理，再经高温固化、脱模加工后得到传动轴管。如图1、图2所示，图1是传动轴管的结构示意图，图2是传动轴管干法成型的示意图。[0023]该种成型方法制得的传动轴管具有较高的比强度和比刚度、优异的耐湿热性，Tg为220°C以及良好的致密性、均匀性和尺寸精确性。[0024]该种碳纤维复合材料传动轴管的干法缠绕成型方法，即采用碳纤维/环氧预浸纱6成型传动轴管的方法，按照以下步骤实现:模具处理:首先利用丙酮将模具上面的灰尘、油污以及固化残余物等污染物清洗干净，之后将脱模剂均匀涂覆于整个模具1-2次，最后开始对模具进行加热。[0025]线型缠绕:采用红外加热板I将模具加热至50_90°C之后，在适当的缠绕速度和缠绕张力10-120N下，将2-20mm宽的环氧预浸纱6，按照一定的线型缠绕于模具上面；在缠绕过程中预浸纱6通过丝嘴5和展纱辊4，来保持张力并进行导向，将预浸纱6缠绕在模具上，即不锈钢芯模2上，预浸纱6缠绕后形成复合材料层3。[0026]其中，缠绕线型包括螺旋缠绕和环向缠绕，螺旋缠绕以缠绕方向10-75°形成螺旋缠绕层32，环向缠绕以缠绕方向85-89°形成环向缠绕层31。[0027]表面处理:停止加热，待模具降温至某一温度，在一定张力下，复合材料层3表面再缠绕一层硅胶膜或者PET膜，以保证制品的美观性和致密性。[0028]固化脱模:表面处理完成之后，按照不高于3°C/min的升温速率升至180°C，保温2.5h，最后冷却至室温脱模切割，得到预浸纱6缠绕管。[0029]为了实现碳纤维/环氧预浸纱6的线型缠绕，特别是的小角度的缠绕，如低于15°的角度，在其他步骤保持不变的情况下，对模具做如下处理:实施例一采用如图3所示的销钉模具7，通过销钉对预浸纱6的勾搭来实现小角度的缠绕。缠绕完成之后，采用硅胶膜或者PET膜对碳纤维复合材料传动轴管进行表面处理。固化完成之后，将靠近销钉内侧的一段长度，如100mm-200mm，切割，得到碳纤维/环氧预浸纱6传动轴管。[0030]实施例二采用如图4所示的封头模具8，通过封头来实现小角度的缠绕。缠绕完成之后，采用硅胶膜或者PET膜对碳纤维复合材料传动轴管进行表面处理。固化完成之后，将封头部分切害J，然后脱模得到碳纤维/环氧预浸纱6传动轴管。【主权项】1.一种碳纤维复合材料传动轴管干法缠绕成型方法，其特征在于，包括:步骤1、模具处理:首先利用丙酮将模具上面的污染物清洗干净，之后将脱模剂均匀涂覆于整个模具上1-2次后，对模具进行加热；步骤2、线型缠绕:将模具加热至一定温度之后，在适当的缠绕速度和缠绕张力下，将适当宽度的预浸纱，按照一定的线型缠绕于模具上面，形成复合材料层；步骤3、表面处理:停止加热，待模具降温至某一温度，复合材料层表面再缠绕一层硅胶膜或者PET膜；步骤4、固化脱模:表面处理完成之后，按照不高于3°C/min的升温速率升至180°C，保温一段时间，最后冷却至室温脱模切割，得到传动轴管。2.如权利要求1所述碳纤维复合材料传动轴管干法缠绕成型方法，其特征在于:步骤2中所述模具需要预热至50-90°C。3.如权利要求2所述碳纤维复合材料传动轴管干法缠绕成型方法，其特征在于:步骤2中所述缠绕张力为10-120N。4.如权利要求3所述碳纤维复合材料传动轴管干法缠绕成型方法，其特征在于:步骤2中所述预浸纱宽度为2-20mm。5.如权利要求4所述碳纤维复合材料传动轴管干法缠绕成型方法，其特征在于:步骤2中所述预浸纱为碳纤维/环氧预浸纱，且树脂质量含量为20%-40%。6.如权利要求1-5任一项所述碳纤维复合材料传动轴管干法缠绕成型方法，其特征在于:步骤2中所述缠绕线型包括缠绕方向10-75°的螺旋缠绕和缠绕方向85-89°的环向缠绕。7.如权利要求6所述碳纤维复合材料传动轴管干法缠绕成型方法，其特征在于:步骤3中所述硅胶膜或者PET膜厚度为0.1-0.5mm。8.如权利要求7所述碳纤维复合材料传动轴管干法缠绕成型方法，其特征在于:步骤4中所述预浸纱固化温度为180°C/2.5h。9.如权利要求1所述碳纤维复合材料传动轴管干法缠绕成型方法，其特征在于:步骤4中所述预浸纱传动轴管的玻璃化转变温度为220°C。10.如权利要求1所述碳纤维复合材料传动轴管干法缠绕成型方法，其特征在于:步骤4中所述预浸纱传动轴管的孔隙率低于2%。【专利摘要】本发明提供一种碳纤维复合材料传动轴管干法缠绕成型方法，利用丙酮将模具上面的污染物清洗干净，之后将脱模剂均匀涂覆于整个模具上后，对模具进行加热；在适当的缠绕速度和缠绕张力下，将适当宽度的预浸纱，按照一定的线型缠绕于模具上面，形成复合材料层；停止加热，待模具降至一定温度，复合材料层表面再缠绕一层硅胶膜或者PET膜；表面处理完成之后，按照不高于3℃/min的升温速率升至180℃，保温一段时间，最后冷却至室温脱模切割，得到传动轴管。通过干法缠绕成型，制得碳纤维或环氧复合材料传动轴管，具有较高的比强度和比刚度、优异的耐湿热性，Tg为220℃以及良好的致密性、均匀性和尺寸精确性。【IPC分类】B29L23/00,B29C53/56,B29C53/84【公开号】CN105058764【申请号】CN201510541340【发明人】陈明新,张星星,谢昌江,冯光亮,蔡德军【申请人】江苏恒神股份有限公司【公开日】2015年11月18日【申请日】2015年8月31日