[發明專利]一種碳纖維復合材料風缸的制備方法

有效

• 申請號: 202111585221.6
• 申請日: 2021-12-22
• 公開（公告）號: CN114383037B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 尚武林;趙祖強;劉云峰;崔文宇;董海濤;王成;羅明豐;葛海濤
• 申請（專利權）人: 連云港神鷹復合材料科技有限公司;南京滬成鐵路機車車輛配件有限公司
• 主分類號: F17C3/12
• 分類號: F17C3/12;F17C13/00;B29D22/00
• 代理公司: 連云港潤知專利代理事務所 32255
• 代理人: 王彥明

一種碳纖維復合材料風缸的制備方法，所述的碳纖維復合材料風缸由內膽、管座、復合材料層、把手組成，且復合材料層由內向外又可以分為承壓層和防護層，包含內膽制作、承壓層制作、防護層制作、固化成型、把手安裝及表面處理等步驟。內膽和管座一次性吹塑成型到一起，再在內膽外側依次纏繞承壓層和防護層，在纏繞時管座上設計有尖子能將連續纖維順利的滑移到管座的兩側從而實現了工藝連續性，復合材料層固化后再打磨膠合把手，并對把手進行手糊補強。具有重量輕、不生銹、耐腐蝕、耐高低溫及抗疲勞性好等特點，相對傳統金屬風缸減重效果明顯，更加便于安裝，對安裝吊座振動損傷小，且工藝流程短，生產效率高，可以兼顧各種環境下機車的使用。

技術領域

本發明涉及一種風缸的制備技術，特別是一種碳纖維復合材料風缸的制備方法。

背景技術

隨著節能減排及不斷提速的要求，輕量化技術越來越成為軌道交通領域的迫切需求。風缸作為一種低壓、低溫的儲運容器，承擔著整個機車乃至列車的正常供風，電力機車根據不同的車型一般配備2～5個，工作壓力0.9MPa，雖然工作壓力不大，但容積較大，機車運行時對其沖擊振動嚴重，在制造時需嚴格的質量控制。傳統風缸通常采用16MnDR低溫壓力容器用鋼材，由筒體和兩端封頭組裝焊接而成，單個重量約35kg。制作過程一般包含筒體→材料檢驗→備料（激光下料）→刨床開坡口→卷圓→縱焊縫引護板焊接→自動焊→X射線探傷→矯圓→筒體與封頭裝配→法蘭與排水賽門座組裝→自動焊→水壓試驗→檢驗→油漆→入庫等流程。受打磨程度、焊槍角度、焊接參數、裝配間隙、焊接基材表面清潔度及工人熟練程度等因素影響，焊接表面經常出現咬邊焊接缺陷，內部常出現未熔合和氣孔焊接等缺陷，即使通過焊接專用設備也難以達到百分百的良品率，且存在著重量較重，易造成吊掛設備疲勞振動損傷，安裝不方便，需要噴漆處理和定期維護等問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提出了一種可設計性強、易于加工的碳纖維復合材料風缸的制備方法。

本發明要解決的技術問題是通過以下技術方案來實現的，一種碳纖維復合材料風缸的制備方法，其特點是：

所述碳纖維復合材料風缸由內膽、管座、復合材料層、把手組成，復合材料層由內向外又可以分為承壓層和防護層，其制備步驟如下：

1）內膽制作，采用吹塑工藝將管座和塑料內膽成型到一起；

2）承壓層制作，采用門式四維纏繞設備，以連續碳纖維為主要原材料，通過濕法浸膠、預浸絲或預浸帶的方式在內膽外側纏繞一定厚度和角度的復合材料承壓層；

3）防護層制作，采用門式四維纏繞設備，以連續玻璃纖維為主要原材料，通過濕法浸膠、預浸絲或預浸帶的方式在承壓層外側纏繞一定厚度的復合材料防護層；

4）固化成型，將纏繞后的承壓層和防護層在室溫下長時間固化或加熱快速固化，以使復合材料層達到足夠的強度；

5）把手安裝，首先將把手及對應安裝的防護層表面進行局部粗化，然后用丙酮將粗化表面擦拭干凈，干燥后表面涂覆雙組分環氧結構膠并對接到一起，并用膠帶固定，待表固后再在把手的法蘭外側手糊一定厚度的玻璃纖維復合材料層；

6）表面處理，按產品標識及外觀要求對風缸表面進行打磨、噴漆及貼標處理。

本發明要解決的技術問題還可以通過以下技術方案來進一步實現，所述的內膽為塑料材質，可以是高密度聚乙烯、聚對苯二甲酸二醇酯、聚苯硫醚、聚甲醛等半結晶性塑料中的任意一種，采用吹塑工藝一次性成型而成，管座為帶內螺紋且根部法蘭的結構，法蘭上設計有溝槽等造型，法蘭結構嵌入到內膽中形成相互咬合的作用，管座在內膽成型時一體成型上去。

本發明要解決的技術問題還可以通過以下技術方案來進一步實現，所述的管座為金屬材質，可以是碳鋼、不銹鋼、銅、鋁合金、鈦合金等金屬材料中的任意一種。