带外翻边法兰的碳纤维管一体成型制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及管材及其法兰的加工工艺和模具，具体涉及一种带外翻边法兰的碳纤维管一体成型制备方法。
【背景技术】
[0002]碳纤维管，即通常使用的碳管，碳纤维管是用碳纤维复合材料预浸入苯乙稀基聚脂树脂，经加热、固化、拉挤、缠绕制成。碳纤维具有高强度、低密度、寿命长等特性，其比铝轻，比钢硬，是良好的民用、军用材料。碳纤维管材的耐腐蚀性、耐高温、耐磨损、耐疲劳等一系列性能决定了它的使用价值，在模型飞机、灯用支架、PC设备转轴、医疗器械、体育器材等方面应用的非常广泛。
[0003]碳纤维管连接有以下方式:首先可以使用环氧树脂来连接，连接成功后如果管子里面有残留的树脂，可以用丙酮洗一下。环氧树脂是很好的粘合剂，覆铜板压制、碳纤维布加固建筑的时候都会使用到它。
[0004]还能利用碳纤维管自身的结构来连接，用碳钛复合接头在碳纤维管成型的过程中进行复合连接，连接时候要考虑好受力的方式和连接件的结构。
[0005]钻孔连接是其中一种方式，不过碳纤维管的强度大，硬度高，钻孔很不容易，不小心就会导致管子裂开。
[0006]使用轴头连接也是一种方式，在工业设备领域，轴头也指轴的两端，轴头部分的作用通常是安装轴承，起到承载轴上设备运转的作用。
[0007]另外，为方便连接，碳纤维管两端可设有外翻边法兰，通过法兰连接管子。但现有技术中，外翻边法兰采用套装粘接的方式加工，这种方式加工的法兰牢固性差，容易出现法兰脱落或法兰与碳纤维管连接处泄漏的问题。因此，需要一种新的法兰与碳纤维管可一体加工成型的方式。
【发明内容】
[0008]本发明提供一种带外翻边法兰的碳纤维管一体成型制备方法，解决了现有技术中法兰脱落或导致泄漏的问题。
[0009]本发明采用如下技术方案:
[0010]一种带外翻边法兰的碳纤维管一体成型制备方法，包括以下步骤:
[0011]I)将碳纤维层缠绕在芯模上制成碳纤维管；
[0012]2)将步骤I)制成的碳纤维管一端从芯模上揭起，作为外翻法兰，在芯模上套装法兰工装，法兰工装端面设置在外翻法兰揭起一侧；
[0013]3)因碳纤维管较长，第二模具很难直接穿过一端套装在碳纤维管上，因此第二模具设为分体式，安装时，将第二模具组合套装在外翻法兰的另一侧，即碳纤维管一侧；
[0014]4)法兰工装与第二模具配合，共同挤压碳纤维管外翻法兰，法兰工装与第二模具之间的间距为碳纤维管平均厚度的98% -99%,以便挤压外翻法兰，使得外翻法兰厚度均匀，并且厚度接近碳纤维管道的厚度；
[0015]5)之后加热，加热温度为170_180°C，加热时间为4_6小时，然后冷却，外翻法兰成型；
[0016]6)对冷却成型的外翻法兰修整处理，加工出外圆形状，去除毛刺。
[0017]所述第二模具包括均匀分割的三个分体块，三个分体块组合为一整体结构，通过螺栓连接固定。
[0018]所述法兰工装为带法兰的套筒结构，所述第二模具组合后的形状与法兰工装相同，二者共同挤压，制成外翻法兰。
[0019]为了保证加工时气压平衡，防止外翻法兰处形成气孔或气泡，所述法兰工装端面均匀设有多个通孔，以便空气流出。
[0020]所述碳纤维层缠绕制成碳纤维管的方式包括环向缠绕方式、纵向平面缠绕方式和螺旋缠绕方式，步骤I)种碳纤维层缠绕选用其中一种方式进行。所述环向缠绕方式，即芯模绕自身轴线作匀速转动，绕丝头沿芯模筒体轴线方向匀速移动，芯模每转一周，绕丝头移动一个碳纤维带的宽度，如此循环下去，碳纤维带均匀地布满芯模筒体表面为止；所述纵向缠绕方式，即绕丝头在固定平面内作匀速圆周运动，芯模绕自身的轴线慢速运转，绕丝头每转一圈，芯模旋转一个微小的角度，在芯模表面上呈现的是一个碳纤维层的宽度；所述螺旋缠绕方式是芯模绕轴线匀速转动，绕丝头沿芯模轴线方向作间歇往复运动。
[0021]优选的，所述碳纤维层缠绕制成碳纤维管的方式选用上述多种方式中的螺旋缠绕方式，对设备要求较低。
[0022]本发明的优点及有益效果为:
[0023]本发明分体式模具与法兰工装结合的方式，将碳纤维管法兰一体加工成型，克服了现有技术中粘接不牢固的问题，并且，第二模具为分体式结构，解决了较长碳纤维管难以套装工装的问题。
[0024]本发明中工艺过程中加热选用170-180°C，经试验验证，结合碳纤维管中树脂的耐热温度，碳纤维管在170-180°C温度范围内，成型效果较好，而且在该温度范围内，加热时间为4-6小时，加热时间较短，在保证成型效果的前提下，提高了效率，并节约了能源。
【附图说明】
[0025]图1为本发明加工时的结构示意图；
[0026]图2为第二模具的结构示意图；
[0027]图3为法兰工装的结构示意图。
[0028]其中，1-芯模，2-碳纤维管，3-第二模具，4-外翻法兰，5-法兰工装，6_分体块，7-通孔。
【具体实施方式】
[0029]如图1至图3所示，一种带外翻边法兰的碳纤维管一体成型制备方法，包括以下步骤:
[0030]I)将碳纤维层采用螺旋缠绕的方式缠绕在芯模I上，制成碳纤维管2 ;
[0031]2)将步骤I)制成的碳纤维管2 —端揭起，形成外翻法兰形状，然后在揭起侧芯模上套装法兰工装5，法兰工装5为带法兰的套筒结构，法兰工装5端面与外翻法兰4接触贴合；
[0032]3)第二模具3设为分体式，包括三个分体块6，安装时，将三个分体块6组合套装在外翻法兰4的另一侧，三个分体块6组合成的形状与法兰工装5相同；
[0033]4)法兰工装5与第二模具3配合，共同挤压碳纤维管外翻法兰4，法兰工装5与第二模具6之间的间距为碳纤维管平均厚度的98% ;
[0034]5)之后加热，加热温度为170°C，加热时间为5.5小时，然后冷却，外翻法兰4成型；
[0035]6)车削或打磨外翻法兰4的外圆，对外翻法兰4修整处理。
[0036]所述法兰工装5端面均匀设有八个通孔7。
【主权项】
1.一种带外翻边法兰的碳纤维管一体成型制备方法，其特征是，包括以下步骤: 1)将碳纤维层缠绕在芯模上制成碳纤维管； 2)将步骤I)制成的碳纤维管一端从芯模上揭起，作为外翻法兰，在芯模上套装法兰工装，法兰工装端面设置在外翻法兰揭起一侧； 3)第二模具为分体式，将第二模具组合套装在外翻法兰的另一侧； 4)法兰工装与第二模具配合，共同挤压碳纤维管外翻法兰，法兰工装与第二模具之间的间距为碳纤维管平均厚度的98% -99% ; 5)之后加热，加热温度为170-180°C，加热时间为4-6小时，然后冷却，外翻法兰成型； 6)对外翻法兰修整处理。2.根据权利要求1所述的带外翻边法兰的碳纤维管一体成型制备方法，其特征是，所述第二模具包括沿圆周均匀分割的三个分体块。3.根据权利要求2所述的带外翻边法兰的碳纤维管一体成型制备方法，其特征是，所述法兰工装为带法兰的套筒结构，所述第二模具分体块组合后的形状与法兰工装相同。4.根据权利要求3所述的带外翻边法兰的碳纤维管一体成型制备方法，其特征是，所述法兰工装端面均匀设有多个通孔。5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的带外翻边法兰的碳纤维管一体成型制备方法，其特征是，所述碳纤维层缠绕制成碳纤维管的方式为纵向平面缠绕方式。
【专利摘要】本发明涉及法兰的加工工艺和模具，具体涉及一种带外翻边法兰的碳纤维管一体成型制备方法，包括：1)将碳纤维层缠绕在芯模上制成碳纤维管；2)碳纤维管一端从芯模上揭起，作为外翻法兰，在芯模上套装法兰工装，法兰工装端面设置在外翻法兰揭起一侧；3)第二模具为分体式，将第二模具组合套装在外翻法兰的另一侧；4)法兰工装与第二模具配合，共同挤压碳纤维管外翻法兰；5)加热，加热温度为170-180℃，加热时间为4-6小时，冷却，外翻法兰成型；6)修整处理。本发明分体式模具与法兰工装结合的方式，将碳纤维管法兰一体加工成型，克服了现有技术中粘接不牢固的问题。
【IPC分类】B29C57/00
【公开号】CN105128324
【申请号】CN201510645966
【发明人】刘鹏, 唐远兵, 郭涛, 朱连凤
【申请人】淄博朗达复合材料有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年10月8日