[发明专利]一种复合材料无磁滚筒及其制作方法

权利要求书

1.一种复合材料无磁滚筒的制作方法，其复合材料无磁滚筒包括筒体及增强区(4)，所述筒体由内而外包括内功能层(1)、结构层(2)及外功能层(3)，其中，所述结构层(2)由玻璃纤维增强热固性树脂复合体系缠绕而成，并且，所述内功能层(1)与所述外功能层(3)的厚度比为1∶5～1∶10；所述筒体的树脂材质为环氧树脂、不饱和聚酯树脂或乙烯基树脂中的任一种；其制作方法，包括以传统滚筒结构为基础设计其筒体壁厚的步骤、复合材料连接为基础设计增强区域结构的步骤及在筒体外壁覆防老化、抗滑功能表层的步骤，其特征在于，还包括如下步骤：

1)确定该复合材料无磁滚筒的结构：由内而外分别设计为内功能层、结构层及外功能层，其中所述结构层由玻璃纤维增强热固性树脂缠绕而成；

2)确定步骤1)中所述玻璃纤维增强热固性树脂的原料及重量配比以及所述结构层的铺层方案；

3)根据选矿设备使用条件的要求，按照步骤1)中的结构设计制作出不同铺层方向复合材料无磁滚筒结构层的试样和功能层的试样，并对这些试样进行综合测试，最终得出所述内功能层、所述结构层及所述外功能层的机械性能参数和抗滑性能参数；

4)根据步骤3)中所得的各方向铺层的机械性能参数以确定所述结构层的厚度，并确定所述玻璃纤维增强热固性树脂中玻璃纤维的铺层方式；其中，所述内功能层与所述外功能层的厚度比为1∶5～1∶10；所述玻璃纤维增强热固性树脂中玻璃纤维的缠绕方式为按照以下缠绕方向角：90°、0°、54°和-54°进行组合缠绕；

5)将步骤3)中所得的各方向铺层机械性能参数与步骤4)中所得的结构层厚度值以及所述玻璃纤维增强热固性树脂的铺层方案输入到有限元分析软件中，构建有限元分析模型，施加载荷然后仿真计算得到该复合材料无磁滚筒在不同载荷工况时的应力值和变形值；

6)将所述复合材料无磁滚筒预先设计的许用应力值与步骤5)中获得的应力值进行对比后计算出该复合材料无磁滚筒的安全系数值，然后将该安全系数值及变形值与设计要求进行比较，即在正常工况条件下所述复合材料无 磁滚筒中部的变形值应不大于筒体长度的15‰，安全系数应不小于3，若满足上述设计要求，则进入构件成型阶段；

上述步骤6)中如果不满足设计要求，则返回步骤4)，重新调整结构层的厚度及玻璃纤维增强热固性树脂中玻璃纤维的铺层方式；然后重复进行步骤5)及步骤6)直到满足设计要求为止，最后进行构件成型阶段，从而完成整个的制作过程。

2.根据权利要求1所述的复合材料无磁滚筒的制作方法，其特征在于，步骤2)中所述玻璃纤维增强热固性树脂为玻璃纤维经高温下固化的环氧树脂胶液浸渍后按规定的方向角顺序缠绕而成的，其中，所述环氧树脂胶液由以下组分的原料组成：环氧树脂90～100份、固化剂1～3份、促进剂0.2～1.5份及色浆0.2～1份。

3.根据权利要求1所述的复合材料无磁滚筒的制作方法，其特征在于，步骤3)中所述结构层的机械性能参数均为：在室温20℃、相对湿度10％的条件下，所述玻璃纤维增强热固性树脂中的玻璃纤维材料拉伸模量为40.9GPa，弯曲模量为11.2GPa，剪切模量为5.2GPa，泊松比为0.33；所述内功能层机所述外功能层的弹性模量为3.5GPa，泊松比为0.3。

4.根据权利要求1所述的复合材料无磁滚筒的制作方法，其特征在于，步骤1)中所述外功能层由环氧树脂与抗老化、防滑填料复合而成，其成型步骤具体如下：

1)将环氧树脂胶液在缠绕完成但未固化的所述结构层表面涂覆2～3次，在所涂覆的环氧树脂胶液未固化前开始涂覆抗滑层；

2)然后将石英砂颗粒撒在所述结构层外表面，并且在石英砂表面淋上所述环氧树脂胶液，其中，所用80％的石英砂目数为40～60目，剩下的石英砂的目数不得小于30目；

3)将上述步骤中石英砂的表面用脱模布缠绕，直至外功能层与结构层固化成一体。

5.根据权利要求4所述的复合材料无磁滚筒的制作方法，其特征在于，所述防老化、防滑填料由抗老化剂及石英砂组成，并且，所述防老化剂及石英砂与所述环氧树脂胶液按照以下百分比配置使用：防老化剂及石英砂2％～4％、 环氧树脂胶液96～98％。