[发明专利]带长内筋的多边型复材筒体抗弯扭复合成型方法及生产线

说明书

本发明的一个技术方案是提供了一种多边形复合材料筒体抗弯扭复合成型方法。本发明的另一个技术方案是提供了一种多边形复合材料筒体抗弯扭复合成型生产线，其特征在于，包括：芯模牵引系统；纤维布导向装置；中间铺层纱引导板装置；缠绕装置；铺层纱引导板装置；编织机构一；铺层机构；编织机构二；注脂固化系统；成型复合材料产品牵引装置；切割装置。本发明中，多边型筒体和筋板一次拉挤成型，生产效率高、人工成本低；多边型筒体采用混合编织+铺层纱+缠绕纱+纤维布铺层的复合成型工艺，大大提高了筒体轴向强度、环刚度、抗弯、抗扭、抗剪等力学性能；相邻筋板间的过渡区域采用纤维布+铺层纱的拉挤工艺，增大了筋板与筒体本体的连接强度。

技术领域

本发明涉及一种具有长内筋的多边形复材筒体抗弯扭复合成型方法及基于该复合成型方法的具有长内筋的多边形复材筒体抗弯扭复合成型生产线。其中，长内筋指筒体在横截面内侧具有较长突出加强筋形状，加强筋尺寸与筒体横截面尺寸在同一数量级上；多边形指四边形、五边形、六边形、八边形等几何外形；复材指以碳纤维/玻璃纤维等为加强纤维、树脂等为基体复合而成型的复合材料。

背景技术

为特殊需求，在市政工程、电力通信、建筑给排水等行业常用到多边型筒体，为加强结构、提高抗弯抗扭性能，常在筒体内壁设计长条状筋板。在国防军工中，筒体内壁的长条状筋板还可作为导轨，筒体内部可以通过导轨输送物资或装置，所以制造具有足够强度、使用寿命和可靠性的带有长条状内筋的多边型筒体十分重要。

目前多边型筒体大多采用金属材料制成，金属材料质量大，筒体内部结构复杂、加工难度大。随着碳纤维、玻璃纤维等高性能纤维的快速发展，其强度大、质量轻的优点近年来逐渐应用于筒体的制备。高性能纤维复合材料制备工艺多样且复杂，很多产品依旧停留在需要大量人力的阶段。

当前在利用高性能纤维制备带导轨筒体时，通常将筒体和长条状筋板分开成型，筒体采用碳纤维轴纱拉挤工艺，长条状筋板采用碳纤维预浸料手糊铺层工艺，两者成型后采用胶粘连接。上述工艺方式存在以下不足：①筒体与长条状筋板分开成型再组装的方式生产效率低，碳纤维预浸料手糊铺层工艺人工成本高；②筒体采用碳纤维轴纱拉挤工艺，制件易分层、不抗剪；③采用胶粘工艺无法保证长条状筋板和筒体的形位误差，有时胶粘后还需要再加工。

发明内容

本发明的目的是：提供一种能够确保筒体与长条状内筋连接强度且生产效率较高的具有长条状内筋的多边形复合材料筒体的成型工艺以及成型生产线。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种多边形复合材料筒体抗弯扭复合成型方法，采用多边形芯模，多边形芯模的多个角部分别有多个用于成型长条状内筋的长沟槽，其特征在于，复合成型方法包括以下步骤：

在多边形芯模的外表面包覆纤维布，形成纤维布层；

在纤维布层外侧铺铺层纱形成内层纤维铺层；

将缠绕纱线旋转缠绕到内层纤维铺层外侧，形成缠绕层；

在缠绕层外侧铺铺层纱形成中间纤维铺层；

在中间纤维铺层外侧编织形成内层编织层；

在内层编织层外侧铺铺层纱形成外侧纤维铺层；

在外侧纤维铺层外侧编织形成外层编织层；

在边型芯模外形成由纤维布层、内层纤维铺层、缠绕层、中间纤维铺层、内层编织层、外侧纤维铺层及外层编织层组成的七层混合结构预成型体，在该七层混合结构预成型体中，仅纤维布层及内层纤维铺层位于长条状内筋位置；将包覆有七层混合结构预成型体的多边形芯模被送入外模后，进行高压注脂及固化成型，成型后的产品被不断拉出，每拉出一段距离后，切割得到成型产品。

优选地，所述七层混合结构预成型体的厚度能够根据需要调节。

本发明的另一个技术方案是提供了一种多边形复合材料筒体抗弯扭复合成型生产线，其特征在于，包括：