[发明专利]一种复合材料耐压壳体及其成型方法

权利要求书

1.一种复合材料耐压壳体，其特征在于，包括：由两个法兰（1）、两个以上纵支撑肋（2）和两个以上支撑环（3）组成的金属骨架；以及依次布置在金属骨架外圆周的第一玻璃钢层（4）、钛丝绕制层（5）、第二玻璃钢层（9）、碳纤维层（6）和防护层（7）；其中所述两个法兰同轴放置，在两个法兰之间沿周向均匀分布两个以上纵支撑肋，所述纵支撑肋的两端分别与两个法兰连接；在两个法兰之间沿均匀轴向分布两个以上支撑环，所述支撑环与纵支撑肋连接。

2.基于权利要求1所述复合材料耐压壳体的成型方法，其特征在于，

步骤一、制作由法兰（1）、纵支撑肋（2）和支撑环（3）组成的金属骨架；

所述法兰先采用锻造工艺制成半成品后，再采用机加工工艺制成成品；然后将两个法兰同轴布置，在两个法兰之间沿周向均匀布置两个以上纵支撑肋，所述纵支撑肋的两端分别与两个法兰连接；在纵支撑肋上沿轴向均匀布置两个以上支撑环，所述支撑环与纵支撑肋连接；

步骤二、将步骤一所形成的金属骨架安装在可做旋转运动的工装上，然后在其外圆周面上缠绕一层以上用环氧树脂胶浸渍后的玻璃纤维布，形成第一层玻璃钢层（4）；在缠绕玻璃纤维布的过程中，对被缠绕的玻璃纤维布施以恒定张力，并匀速转动金属骨架；玻璃纤维布缠绕完成后，在室温下固化24h；

步骤三、在所述第一玻璃钢层（4）的外圆周面上制作钛丝绕制层（5）：

首先将钛丝的一端固定在任意一个法兰上，然后边在钛丝上均匀涂覆环氧树脂胶边将钛丝绕制在第一玻璃钢层（4）的外圆周面上，形成钛丝绕制层（5）；绕制时对钛丝施以恒定张力；

步骤四、在所述钛丝绕制层（5）的外表面均匀涂覆环氧树脂胶，然后在钛丝绕制层（5）的外表面绕制一层以上用环氧树脂胶浸渍后的玻璃纤维布，形成第二玻璃钢层（9）；在缠绕玻璃纤维布的过程中，对被缠绕的玻璃纤维布施以恒定张力，并匀速转动金属骨架；

步骤五、在所述第二玻璃钢层（9）的外圆周面上制作碳纤维层（6），由此形成耐压壳体半成品：

在第二玻璃钢层（9）的外圆周面上均匀喷射树脂胶液，然后边匀速转动工装上的金属骨架边在第二玻璃钢层（9）的外圆周面上缠绕碳纤维长丝；当缠绕完一层后，在其外表面喷射树脂胶液，再进行下一层的缠绕；碳纤维层（6）制作完成后，将耐压壳体半成品从工装上卸下；

步骤六：在所述碳纤维层（6）的外表面设置防护层（7），由此形成所需的耐压壳体。

3.如权利要求2所述的复合材料耐压壳体成型方法，其特征在于，在所述防护层（7）的外圆周面上沿轴向设置两个以上碰撞环（8）。

4.如权利要求2或3所述的复合材料耐压壳体成型方法，其特征在于，将所述两个法兰加工为圆锥形结构，其小端面相对。

5.如权利要求4所述的复合材料耐压壳体成型方法，其特征在于，在所述两个法兰的圆锥形外圆周面上，与第一玻璃钢层（4）、钛丝绕制层（5）、第二玻璃钢层（9）、碳纤维层（6）及防护层（7）的相接触的位置分别加工有径向三角形环槽。

6.如权利要求2或3所述的复合材料耐压壳体成型方法，其特征在于，所述纵支撑肋与法兰及支撑环之间均采用铆接工艺连接。

7.如权利要求2或3所述的复合材料耐压壳体成型方法，其特征在于，所述步骤五中制作碳纤维层（6）时，采用三组碳纤维长丝边按设定规律编制边缠绕。

8.如权利要求2或3所述的复合材料耐压壳体，其特征在于，所述步骤六中防护层（7）的材料由聚酰胺脂和玻璃纤维复合而成，其中玻璃纤维的质量为聚酰胺脂质量的30％～35％。