拉挤成型激光固化制备复合材料锚杆属于一种复合材料制备方法。
背景技术：
以往的复合材料制备方法有多种，其中包括拉挤成型加温固化法。
拉挤成型加温固化法具有生产连续性好、自动化程度高和成本较低等优点。
一种加温固化方法是利用埋设在拉挤成型模内的加热元件，使复合材料温度达到固化所需温度实现固化。
这种固化方法存在能量利用率低、拉挤速度慢生产效率低、拉挤模制造成本高且磨损快寿命低、固化后出拉挤成型模时复合材料易开裂等缺陷。
另一种加温固化方法是利用在拉挤成型模后面设置一节或多节隧道窑作为加热元件，使复合材料温度达到固化所需温度实现固化。
这种固化方法拉挤速度较快，生产效率较高，但存在能量利用率更低、生产线过长、易发生流胶和滴胶等缺陷。
复合材料锚杆制备用的多是后一种方法，实际生产当中，由于锚杆直径较大且中心有孔，有效截面尺寸较大，必须采用总长度约20米隧道窑才能充分实现升温固化，最终固化需时较长，锚杆预浸带会发生较明显的变形，导致锚杆内孔和外螺纹均会发生一定程度的变形，影响锚杆使用性能。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种保留现有拉挤成型法优点，用激光固化取代已有的隧道窑加温固化的复合材料锚杆制备方法，以克服现有拉挤成型加温固化制备复合材料锚杆方法的缺点。
激光投射到材料上，会产生一定的光热转化效应，这种光热转化效应会带来材料表面和内部的温度升高效应。
在特定方向激光照射下，材料由表面到内部的温度变化取决于多种因素，包括投射深度χ、吸收系数α和散射系数S，如果入射激光光能量密度为I0，则深度χ处得到的激光能量密度为：I =Ioexp(-(α+S)χ)。
越深处得到的激光光能越少，这种现象将导致激光照射方向上材料内部出现递减温度梯度，使厚度稍大的预浸料不同深度处难以同步获得所需的固化温度。
本发明的一个解决方案是从不同方向设计多束激光投向预浸料的同一段，利用多束激光在预浸料深处的累积效应来抵消单束激光的递减温度梯度，使厚度较大的预浸料不同深度同步获得适当的固化温度。
本发明的另一个解决方案是设计激光输出器所输出激光光斑的形状，这样就能在预浸料拉引速度一定的情况下，增加激光输出器所输出激光光斑的长度，来增加预浸料被激光照射的时间，从而增加了热扩散时间，实现预浸料内部温度的均匀化。
本发明的第三个解决方案是在构成预浸料的树脂液中添加适当浓度的填料，以改变预浸料的吸收系数α和散射系数S，使得截面有效尺寸一定的预浸料在激光照射下内部出现预期的温度梯度。
本发明的第四个解决方案是：根据预浸料中增强纤维束和树脂液的材质不同，选择不同波长的照射激光光源，以改变预浸料的吸收系数α和散射系数S，使得截面有效尺寸一定的预浸料在激光照射下内部出现预期的温度梯度。
优化的是，本发明激光束的加热功率能够与拉引速度相匹配，保证了复合材料锚杆固化所需的最佳温度。
更加优化的是，本发明增加激光输出器所输出激光光斑的长度，来增加预浸料被激光照射的时间，从而增加了热扩散时间，实现预浸料内部温度的均匀化。
更加优化的是，本发明在构成预浸料的树脂液中添加适当浓度的填料，以改变预浸料的吸收系数α和散射系数S，使得截面有效尺寸一定的预浸料在激光照射下内部出现最佳的温度梯度。
更加优化的是，本发明能够在不同方向设计多束激光投向锚杆管状预浸带的同一段，利用多束激光在管状预浸料深处的累积效应来抵消单束激光的递减温度梯度，使厚度较大的管状预浸料不同深度同步获得最佳的固化温度。
更加优化的是，本发明能够根据预浸料中增强纤维束和树脂液的材质不同，选择不同波长的照射激光光源，以改变预浸料的吸收系数α和散射系数S，使得截面有效尺寸一定的预浸料在激光照射下内部出现最佳的温度梯度。
更加优化的是，本发明由于激光固化速度快，极短的时间内即可完成，有效减少了锚杆内孔和外螺纹的变形，提高了锚杆使用性能。
附图说明
附图1是本发明的实施过程示意图。
附图1中，1是拉引增强纤维束，2是树脂液槽，3是树脂液，4是预浸带，5是芯模，6是套模，7是管状预浸带，8是螺纹缠绕丝，9是绕丝装置，10是挡光板，11是激光输出器，12是激光束，13是复合材料锚杆，14是拉引装置，15是拉引方向。
拉引装置14向着拉引方向15拉引，增强纤维束1被导入树脂液槽2中并被树脂液3浸润形成预浸带4，预浸带4经过芯模5和套模6的间隙导出成为管状预浸带7。
此时，在绕丝装置9的作用下，螺旋缠绕丝8连续不断地缠绕在管状预浸带7的外面形成螺旋紧束状态的管状预浸带。
随后，螺旋紧束状态的管状预浸带进入激光输出器11发射的激光束12的照射区，在激光束12的加热作用下达到最终成型所需的固化温度，固化形成复合材料锚杆13。
挡光板10能够遮挡被预浸料透射和散射的激光，避免对环境造成污染。
激光束12的加热功率能够与拉引速度相匹配，保证了复合材料锚杆13固化所需的最佳温度。
能够通过增加激光输出器11所输出激光光斑的长度，来增加螺旋紧束状态的管状预浸带被激光照射的时间，从而增加了热扩散时间，实螺旋紧束状态的管状预浸带内部温度的均匀化。
在构成螺旋紧束状态的管状预浸带的树脂液中添加适当浓度的填料，以改变预浸料的吸收系数α和散射系数S，使得截面有效尺寸一定的螺旋紧束状态的管状预浸带在激光束12照射下内部出现最佳的温度梯度。
在不同方向设置多个激光输出器11，发射多束激光束12投向螺旋紧束状态的管状预浸带的同一段，利用多束激光束12在螺旋紧束状态的管状预浸带深处的累积效应来抵消单束激光束的在螺旋紧束状态的管状预浸带内部的递减温度梯度，能够使厚度更大的螺旋紧束状态的管状预浸带不同深度同步获得最佳的固化温度。
根据螺旋紧束状态的管状预浸带中增强纤维束和树脂液的材质不同，能够选择不同波长的照射激光光源，以改变螺旋紧束状态的管状预浸带的吸收系数α和散射系数S，使得截面有效尺寸一定的螺旋紧束状态的管状预浸带在激光束12照射下内部出现最佳的温度梯度。