一种高刚度碳纤维辊轴及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于碳纤维复合材料技术领域，具体涉及一种高刚度碳纤维辊轴制备方法。
【背景技术】
[0002]碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳、抗蠕变、导电、导热和远红外辐射等诸多优异性能，它与钢材、铝材等金属相比，具有重量轻、强度和弹性模量大等优点。在制备碳纤维辊轴的时候需要尽可能提高碳纤维滚轴的刚度，以便能够更好的适应工作。
[0003]现有技术中专利号为CN201220009733.8的中国专利公开了一种碳纤维缠绕辊，包括辊体和两端轴头，辊体由碳纤维缠绕的辊壳构成，辊壳的两端设有轴头安装孔，轴头安装孔的截面为正多边形，所述的轴头设有插接在轴头安装孔内的正多棱柱，轴头的正多棱柱与辊壳之间设有径向设置的固定螺栓。在正多棱柱的芯模上制作碳纤维缠绕层，然后脱模，得到内孔为正多边形的碳纤维辊壳，再与相应和多棱柱轴头进行胶接，再在轴头与辊壳的胶接处径向打孔，用固定螺栓紧固。
[0004]专利号为CN201120345107.1的中国专利公开了一种新型复合材料传动辊轴，包括轴体、内部支撑钢板以及设在轴体两端的法兰；其特征在于，在所述的轴体内部采用钢板支撑，该轴体两端与法兰结合；所述的轴体由碳纤维预浸料按设计角度剪切片状后，缠绕在金属模具表面形成。其中轴体内部设有钢板支撑，两端设有连接段，各连接段上均相对设有连接孔；所述法兰包括连接管和从该连接管的一端垂直延伸的法兰盘，所述连接管上相对设有连接孔，与轴体连接段上设置的连接孔相配合。该专利说明书中阐述了一种复合材料传动辊轴的结构，还公开了其轴体是有碳纤维预浸料按设计角度剪切片状后，缠绕在金属模具表面形成。
[0005]专利号为CN201410495178.8的中国专利公开了一种肋骨式编织缠绕碳纤维复合材料传动轴，其包括传动轴轴体(I)和与该传动轴轴体两端相连的金属法兰(2)，所述传动轴轴体(I)为管状，其由碳纤维复合材料经缠绕成型构成，其两端为金属法兰(2)。该发明专利的碳纤维复合材料传动轴，其金属法兰上面的肋骨增大了与碳纤维的接触面积，该专利编织缠绕方法充分利用了碳纤维的强度，提高了传动轴轴体与金属法兰连接处的层间剪切强度和连接强度，使之可以更平稳地传递扭矩，提高了碳纤维复合材料传动轴的连接可靠性。
[0006]由以上最接近的现有技术中可以看出，现有技术中还没有提供轴向强力比较大的高刚度碳纤维辊轴及其制备方法。
【发明内容】
[0007]为解决以上现有技术的不足，本发明提供一种高刚度碳纤维辊轴及其制备方法，其特征在于:包括内碳纤维层、外碳纤维层和碳纤维管材，所述碳纤维管材设置于内碳纤维层与外碳纤维层之间。
[0008]所述碳纤维管材为拉挤成型的单向碳纤维管材。
[0009]本发明所述的制备方法，包括如下步骤:
[0010]I)在制备碳纤维辊轴的滚筒上缠绕一层碳纤维，使得缠绕角度尽量接近O度角；
[0011]2)在上一步中的碳纤维层上平铺一层拉挤成型的单向碳纤维管材；
[0012]3)再在碳纤维管材上缠绕一层碳纤维，使得缠绕角度尽量接近O度角；
[0013]4)固化成型。
[0014]其中，所述步骤4中固化采用加热的方式进行固化。
[0015]本方法的有益效果是:
[0016]本发明的方法不破坏纤维丝束，可以制得高刚度的碳纤维管束，本发明的方法能更大限度的使得缠绕角度尽量接近O度，因而能更大限度的增强碳纤维滚轴的刚度。
【附图说明】
:
[0017]图1是本发明结构示意图。
[0018]图中，1-内碳纤维层2-碳纤维管材3-外碳纤维层。
【具体实施方式】
[0019]实施例
[0020]本发明提供一种高刚度碳纤维辊轴，包括内碳纤维层、外碳纤维层和拉挤成型的碳纤维管材，碳纤维管材设置于内碳纤维层与外碳纤维层之间。
[0021]本发明还提供一种高刚度碳纤维辊轴的制备方法，包括如下步骤:
[0022]I)在制备碳纤维滚轴的滚筒上缠绕一层碳纤维，缠绕角度尽量接近O度角；
[0023]2)在上一步中的碳纤维层上平铺一层拉挤成型的单向碳纤维管材；
[0024]3)再在碳纤维管材上缠绕一层碳纤维，同时缠绕角度也尽量接近O度角；
[0025]4)采用加热的方法固化成型。
【主权项】
1.一种高刚度碳纤维辊轴，其特征在于:包括内碳纤维层、外碳纤维层和碳纤维管材，所述碳纤维管材设置于内碳纤维层与外碳纤维层之间。2.如权利要求1所述的高刚度碳纤维辊轴，其特征在于:所述碳纤维管材为拉挤成型的单向碳纤维管材。3.一种权利要求1所述的高刚度碳纤维辊轴的制备方法，其特征在于:包括如下步骤: 1)在制备碳纤维辊轴的辊筒上缠绕一层碳纤维； 2)在上一步中的碳纤维层上平铺一层拉挤成型的单向碳纤维管材； 3)再在碳纤维管材上缠绕一层碳纤维； 4)固化成型。4.如权利要求3所述的高刚度碳纤维滚轴制备方法，其特征在于:所述步骤4中固化采用加热的方式进行固化。
【专利摘要】一种高刚度碳纤维辊轴及其制备方法，属于碳纤维复合材料技术领域其特征在于：包括内碳纤维层、外碳纤维层和碳纤维管材，所述碳纤维管材设置于内碳纤维层与外碳纤维层之间，其制备方法包括如下步骤：1)在制备碳纤维滚轴的滚筒上缠绕一层碳纤维，缠绕角度尽量接近0度角；2)在上一步中的碳纤维层上平铺一层拉挤成型的单向碳纤维管材；3)再在碳纤维管材上缠绕一层碳纤维；4)固化成型。本发明的方法不破坏纤维丝束，能更大限度的使碳纤维缠绕角度0度，可以制得高刚度的碳纤维管束。
【IPC分类】B32B9/00, B32B1/08
【公开号】CN105216378
【申请号】CN201510646272
【发明人】刘鹏, 唐远兵
【申请人】淄博朗达复合材料有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年10月8日