[發明專利]帶長內筋的多邊型復材筒體抗彎扭復合成型方法及生產線

在審

• 申請號: 202210251322.8
• 申請日: 2022-03-15
• 公開（公告）號: CN114770973A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 張玉井;孫以澤;孟婥;李詩肄
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B29C70/32
• 分類號: B29C70/32;B29C70/34;B29C70/52;B29C70/54
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

本發明的一個技術方案是提供了一種多邊形復合材料筒體抗彎扭復合成型方法。本發明的另一個技術方案是提供了一種多邊形復合材料筒體抗彎扭復合成型生產線，其特征在于，包括：芯模牽引系統；纖維布導向裝置；中間鋪層紗引導板裝置；纏繞裝置；鋪層紗引導板裝置；編織機構一；鋪層機構；編織機構二；注脂固化系統；成型復合材料產品牽引裝置；切割裝置。本發明中，多邊型筒體和筋板一次拉擠成型，生產效率高、人工成本低；多邊型筒體采用混合編織+鋪層紗+纏繞紗+纖維布鋪層的復合成型工藝，大大提高了筒體軸向強度、環剛度、抗彎、抗扭、抗剪等力學性能；相鄰筋板間的過渡區域采用纖維布+鋪層紗的拉擠工藝，增大了筋板與筒體本體的連接強度。

技術領域

本發明涉及一種具有長內筋的多邊形復材筒體抗彎扭復合成型方法及基于該復合成型方法的具有長內筋的多邊形復材筒體抗彎扭復合成型生產線。其中，長內筋指筒體在橫截面內側具有較長突出加強筋形狀，加強筋尺寸與筒體橫截面尺寸在同一數量級上；多邊形指四邊形、五邊形、六邊形、八邊形等幾何外形；復材指以碳纖維/玻璃纖維等為加強纖維、樹脂等為基體復合而成型的復合材料。

背景技術

為特殊需求，在市政工程、電力通信、建筑給排水等行業常用到多邊型筒體，為加強結構、提高抗彎抗扭性能，常在筒體內壁設計長條狀筋板。在國防軍工中，筒體內壁的長條狀筋板還可作為導軌，筒體內部可以通過導軌輸送物資或裝置，所以制造具有足夠強度、使用壽命和可靠性的帶有長條狀內筋的多邊型筒體十分重要。

目前多邊型筒體大多采用金屬材料制成，金屬材料質量大，筒體內部結構復雜、加工難度大。隨著碳纖維、玻璃纖維等高性能纖維的快速發展，其強度大、質量輕的優點近年來逐漸應用于筒體的制備。高性能纖維復合材料制備工藝多樣且復雜，很多產品依舊停留在需要大量人力的階段。

當前在利用高性能纖維制備帶導軌筒體時，通常將筒體和長條狀筋板分開成型，筒體采用碳纖維軸紗拉擠工藝，長條狀筋板采用碳纖維預浸料手糊鋪層工藝，兩者成型后采用膠粘連接。上述工藝方式存在以下不足：①筒體與長條狀筋板分開成型再組裝的方式生產效率低，碳纖維預浸料手糊鋪層工藝人工成本高；②筒體采用碳纖維軸紗拉擠工藝，制件易分層、不抗剪；③采用膠粘工藝無法保證長條狀筋板和筒體的形位誤差，有時膠粘后還需要再加工。

發明內容

本發明的目的是：提供一種能夠確保筒體與長條狀內筋連接強度且生產效率較高的具有長條狀內筋的多邊形復合材料筒體的成型工藝以及成型生產線。

為了達到上述目的，本發明的一個技術方案是提供了一種多邊形復合材料筒體抗彎扭復合成型方法，采用多邊形芯模，多邊形芯模的多個角部分別有多個用于成型長條狀內筋的長溝槽，其特征在于，復合成型方法包括以下步驟：

在多邊形芯模的外表面包覆纖維布，形成纖維布層；

在纖維布層外側鋪鋪層紗形成內層纖維鋪層；

將纏繞紗線旋轉纏繞到內層纖維鋪層外側，形成纏繞層；

在纏繞層外側鋪鋪層紗形成中間纖維鋪層；

在中間纖維鋪層外側編織形成內層編織層；

在內層編織層外側鋪鋪層紗形成外側纖維鋪層；

在外側纖維鋪層外側編織形成外層編織層；

在邊型芯模外形成由纖維布層、內層纖維鋪層、纏繞層、中間纖維鋪層、內層編織層、外側纖維鋪層及外層編織層組成的七層混合結構預成型體，在該七層混合結構預成型體中，僅纖維布層及內層纖維鋪層位于長條狀內筋位置；將包覆有七層混合結構預成型體的多邊形芯模被送入外模后，進行高壓注脂及固化成型，成型后的產品被不斷拉出，每拉出一段距離后，切割得到成型產品。

優選地，所述七層混合結構預成型體的厚度能夠根據需要調節。

本發明的另一個技術方案是提供了一種多邊形復合材料筒體抗彎扭復合成型生產線，其特征在于，包括：