[发明专利]一种纤维-金属管的缩口加工制备方法

说明书

本发明公开一种纤维‑金属管的缩口加工制备方法，涉及材料成形领域；包括步骤：(1)将合金板和碳纤维布前处理，叠放后下料处理，下料后卷圆成形，无缝焊接，形成圆形管件；(2)将步骤(1)的纤维金属管件加热并挤入变直径缩口模具，令管材之间在变直径缩口模具的作用下相互挤压产生塑性变形并贴合紧密，得到缩口复合管材；(3)将步骤(2)中缩口复合管材四周施加超声振动，辅助管材的塑性变形；(4)将步骤(3)中施加超声振动的同时，在缩口复合管材的内部施加气压，并加热处理；(5)保持温度不变，然后内部卸压，最后取出空冷，即可得到最终的产品。本发明提供的纤维‑金属管的缩口加工制备方法，使管件表面质量高，力学性能好。

技术领域

本发明涉及材料成形技术领域，特别是涉及一种纤维-金属管的缩口加工制备方法。

背景技术

目前，纤维-金属复合管件具有两种制备方法。1、先将铝合金管材和碳纤维布交替铺放，通过缩口、胀形得到目标零件再固化；2、先将铝合金管材成形为目标零件形状，再铺设碳纤维布并进一步固化。方法1中，缩口系数较大时，铝合金层和碳纤维布层由于环向的巨大压缩，容易法向失稳，产生起皱和较大回弹缺陷；采用胀形方法，碳纤维布由于塑性较差容易破裂。方法2中，由于法向压力不足，铝合金层和碳纤维层之间容易产生缝隙，进一步导致裂纹；同时，复杂轴线纤维-金属复合管件也无法采用该方法成形。此外，传统工艺中，碳纤维布的树脂固化过程，由于无外加能场协助，容易出现填充不满、间隙等缺陷；碳纤维布的固化过程与铝合金的时效处理过程分开，成形步骤多、耗时长、制备效率低。因此，纤维-金属复合管件传统制备方法存在步骤复杂、制备效率低、层间界面强度低、缩口时易失稳起皱、回弹值较大等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种纤维-金属管的缩口加工制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，使管件表面质量高，力学性能好。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种纤维-金属管的缩口加工制备方法，包括如下步骤：

(1)将合金板和碳纤维布进行前处理，交替堆叠，并将铝板置于外层后进行下料处理，下料后进行卷圆成形，然后进行无缝焊接，形成圆形管件；

(2)将所述步骤(1)得到的纤维金属管件进行加热并挤入变直径缩口模具，令圆形管件的管材之间在变直径缩口模具的作用下发生相互挤压产生塑性变形并贴合紧密，得到缩口复合管材；

(3)将所述步骤(2)中纤维金属管件挤入变直径缩口模具形成缩口复合管材过程中，在缩口复合管材四周施加超声振动，辅助管材的塑性变形；

(4)将所述步骤(3)中在缩口复合管材四周施加超声振动的同时，在缩口复合管材的内部施加气压，并进行加热处理；

(5)将步骤(4)中缩口复合管材保持温度不变，然后内部卸压，以实现铝合金的时效处理效果，最后取出空冷，即可得到最终的产品。

可选的，所述步骤(1)中碳纤维布为中间层，且碳纤维布采用碳纤维在环氧树脂中浸渍后干燥后制成；所述合金板为固溶态铝合金板。

可选的，所述步骤(2)中所采用的加热方式为自阻加热方式；圆形管件缩口加工和加热同步进行。

可选的，所述步骤(4)中的加热处理，其固化的加热过程分段进行，加热分段过程包括均匀加热至80℃并保温30min，然后均匀加热至130℃，再保温60min。

可选的，所述步骤(2)中采用的的变直径缩口模具包括上下对称设置的绝缘缩口上模和绝缘缩口下模，所述绝缘缩口上模和绝缘缩口下模之间开设有变径孔，所述变径孔一端开口，另一端封闭，所述变径孔的开口端用于挤入纤维金属管件，所述纤维金属管件靠近所述变直径缩口模具的一端设置有正极环形电极板，所述纤维金属管件另一端设置有负极环形电极板，所述纤维金属管件设置有负极环形电极板的一端固定连接有绝缘管件压缩块。