一種汽車吊車用碳纖維復(fù)合材料吊臂的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種汽車吊車用碳纖維復(fù)合材料吊臂的制備方法；將吊臂芯模安裝在纏繞機(jī)架上；在吊臂芯模外表面涂抹一層脫模劑涂層；將配置好的樹脂膠液倒入浸膠槽；將纖維安裝在紗架上，施加張力；在張力作用下使纖維通過樹脂浸膠槽經(jīng)過繞絲嘴纏繞在脫模劑涂層外表面上；張力控制在45～10N，在纖維纏繞復(fù)合材料層的外表面環(huán)向纏繞二層玻璃纖維復(fù)合材料外防護(hù)層；將纏好的吊臂放入固化爐內(nèi)；固化溫度為80～180℃，升溫速率為3℃/min，采用梯度固化的方式，自然冷卻至室溫；固化完成后將吊臂芯模脫掉；本吊臂與鋼質(zhì)吊臂比，臂桿長(zhǎng)度和作業(yè)半徑相同情況下，起重的最大重量提高了60%，吊臂重量減輕了50～70%，具有更好的安全性能。
【專利說明】一種汽車吊車用碳纖維復(fù)合材料吊臂的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料吊臂，特別是汽車吊車用碳纖維復(fù)合材料吊臂及其制備方法，屬于復(fù)合材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
:
[0002]汽車吊車作為港口、車間、工地等地的起吊搬運(yùn)機(jī)械，用來(lái)裝卸大型零件、包裝件、散件貨物和建筑構(gòu)件，具有機(jī)動(dòng)、靈活、幅度長(zhǎng)、起重量大、行駛速度快的優(yōu)點(diǎn)。目前，我國(guó)汽車吊車的占有量已經(jīng)達(dá)到了全國(guó)起重機(jī)械總量的21%，占據(jù)全球市場(chǎng)56%以上的份額。汽車吊車的迅速發(fā)展必將帶動(dòng)其相關(guān)結(jié)構(gòu)部件的發(fā)展。
[0003]吊臂是汽車吊車上最重要的金屬結(jié)構(gòu)部件和主要受力構(gòu)件，承受著吊車的各種外載荷，主要為鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)，一般占總機(jī)重量的20%。隨著汽車起重機(jī)向大噸位起重量和高起升高度發(fā)展，其吊臂的重量也不斷增大。吊臂重量的增加直接影響著整個(gè)吊車的作業(yè)和安全性能。盡管設(shè)計(jì)人員采用有限元分析技術(shù)對(duì)吊臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，適當(dāng)減輕了吊臂的重量，但是吊臂在使用過程中旁彎變形和折臂事故仍舊存在。本專利的關(guān)鍵就是從改變吊臂材質(zhì)本身自重出發(fā)，利用高強(qiáng)度、高模量、重量輕的碳纖維復(fù)合材料來(lái)減輕汽車吊臂的重量。
[0004]國(guó)內(nèi)實(shí)用新型專利CN202214986U公開了一種混凝土泵車用碳纖維復(fù)合材料臂架的制備方法，該專利中在箱型梁上鋪貼不同角度的碳纖維布預(yù)浸料，能夠使臂架減重40?60%。但是該種鋪貼方法生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、尺寸精度較差、工藝穩(wěn)定性差，不適合連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)。
[0005]本專利中采用纏繞成型工藝，能夠按照產(chǎn)品的受力情況設(shè)計(jì)纏繞規(guī)律，能夠充分發(fā)揮纖維的強(qiáng)度；工藝條件確定后，纏繞出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，精度高；易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高；在同一產(chǎn)品上，可以合理配選樹脂和纖維的種類，使其達(dá)到最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，合理降低成本。
[0006]碳纖維復(fù)合材料是近年來(lái)被廣泛應(yīng)用的一種新型材料，具有高強(qiáng)度、高模量、重量輕等優(yōu)異性能，將其用于制備汽車吊臂，可以大大減輕吊臂的重量，提高吊臂的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，從而改善吊臂的性能。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007]本發(fā)明的目的是提供一種重量輕、強(qiáng)度高、剛度和穩(wěn)定性好的碳纖維復(fù)合材料汽車吊臂的制備方法。
[0008]本發(fā)明提供了一種碳纖維復(fù)合材料汽車吊臂的制備方法，該吊臂由內(nèi)向外依次為吊臂芯模1、脫模劑涂層2、纖維纏繞復(fù)合材料層3和玻璃纖維復(fù)合材料外防護(hù)層4，其特征在于該方法的制備步驟如下:
[0009]首先將吊臂芯模安裝在纏繞機(jī)架上；在吊臂芯模I外表面涂抹一層脫模劑涂層2 ；將配置好的樹脂膠液倒入浸膠槽；將纖維安裝在紗架上，并施加一定的張力；采用濕法纏繞工藝制備纖維纏繞復(fù)合材料層3，在張力作用下使纖維通過樹脂浸膠槽經(jīng)過繞絲嘴纏繞在涂層2的外表面上；在纖維纏繞復(fù)合材料層3的外表面環(huán)向纏繞二層玻璃纖維復(fù)合材料外防護(hù)層4 ;將纏好的吊臂放入固化爐內(nèi)進(jìn)行固化；固化完成后將吊臂芯模脫掉。
[0010]本發(fā)明所述的吊臂芯模為不銹鋼材質(zhì)。
[0011]本發(fā)明所述的脫模劑為氟系列的常規(guī)脫模劑。
[0012]本發(fā)明所述的樹脂膠液為環(huán)氧樹脂體系。
[0013]本發(fā)明所述的纖維纏繞復(fù)合材料層采用玻璃纖維、或碳纖維、或不同型號(hào)碳纖維混雜復(fù)合纖維，纖維纏繞復(fù)合材料層的厚度為3?12mm。
[0014]本發(fā)明所述的作為纖維纏繞復(fù)合材料層的不同型號(hào)碳纖維混雜復(fù)合纖維為12K的T700碳纖維和12K的T800碳纖維。
[0015]本發(fā)明所述纖維纏繞復(fù)合材料層由纖維復(fù)合材料在所述的吊臂芯模上以連續(xù)螺旋向及環(huán)向交替纏繞方式構(gòu)成。
[0016]本發(fā)明所述的作為纖維纏繞復(fù)合材料層的不同型號(hào)碳纖維混雜復(fù)合纖維的纏繞方式為先用T700碳纖維進(jìn)行連續(xù)環(huán)向及螺旋向纏繞，再用T800碳纖維進(jìn)行連續(xù)環(huán)向及螺旋向纏繞。
[0017]在本發(fā)明中，纖維纏繞復(fù)合材料層以連續(xù)縱向及環(huán)向交替纏繞方式進(jìn)行纏繞。螺旋向纏繞主要提供吊臂軸向方向的強(qiáng)度而環(huán)向纏繞主要提供吊臂徑向的強(qiáng)度。需要用網(wǎng)格理論的計(jì)算采用有限元分析軟件對(duì)纖維纏繞復(fù)合材料層的纏繞角度以及纏繞順序進(jìn)行優(yōu)化，最終確定纖維纏繞復(fù)合材料層的厚度、纏繞角度以及鋪層順序。本發(fā)明中的環(huán)向纏繞的角度為85?90°，螺旋向的纏繞角度為10?45°，纏繞層的厚度為3?12mm。
[0018]纏繞張力是纏繞工藝的重要參數(shù)，張力的大小、各束纖維之間張力的均勻性、各纏繞層之間纖維張力的均勻性對(duì)制品的力學(xué)性能、致密性和含膠量影響很大。合適的纏繞張力可以使樹脂產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，從而提高樹脂抵抗開裂的能力。各纖維束之間如果張力不勻，當(dāng)承受載荷時(shí)，纖維會(huì)被各個(gè)擊破，使總體強(qiáng)度的發(fā)揮大受影響。為使制品各纏繞層在張力作用下不出現(xiàn)內(nèi)松外緊現(xiàn)象，應(yīng)使張力有規(guī)律地遞減，以保證各層都有相同的初始應(yīng)力。一般纏繞張力的選取原則為纖維斷裂強(qiáng)度的5%?10%。本發(fā)明中纏繞張力逐層遞減，每纏繞一次螺旋層遞減3N，張力控制在45?10N。
[0019]纏繞速度對(duì)吊臂質(zhì)量也有一定的影響，速度過小則生產(chǎn)效率低，速度過快則樹脂容易濺撒、膠液浸不透或雜質(zhì)易吸入，一般纏繞速度為不大于0.9m/s。本發(fā)明中的纏繞速度為 0.5 ?0.7m/s。
[0020]纏繞過程中碳纖維絲束的展紗寬度直接影響了單層復(fù)合材料的厚度，并且還會(huì)影響復(fù)合材料層的致密程度，影響碳纖維強(qiáng)度的發(fā)揮，一般纏繞過程中纖維紗束的數(shù)量以及繞絲嘴頭的形式會(huì)直接影響最后展紗的寬度。一般的繞絲嘴形式為弧形或直輥形。本發(fā)明中采用的是德國(guó)百事達(dá)制造的四維纏繞機(jī)，繞絲嘴形式為弧形，纖維紗束的數(shù)量為I束。
[0021]纖維纏繞復(fù)合材料層的固化是吊臂制備過程中的關(guān)鍵步驟之一，不同的固化制度直接影響制品的物理力學(xué)性能和外觀質(zhì)量，需要對(duì)固化制度進(jìn)行合理控制。固化制度包括加熱的溫度范圍、升溫速度、恒溫溫度及時(shí)間、降溫冷卻等。固化制度的制定要根據(jù)制品的形狀、尺寸、構(gòu)造及性能要求、樹脂配方來(lái)確定。在本發(fā)明中，根據(jù)制品的性能，固化溫度范圍為80?180°C，升溫速率為3°C /min，采用梯度固化的方式，自然冷卻至室溫。
[0022]本發(fā)明的固化過程中，為了保證吊臂表面樹脂分布均勻、表面平整、外觀質(zhì)量好，需要保持吊臂以《=5r/min轉(zhuǎn)速始終繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)。
[0023]本發(fā)明提出了一種新的汽車吊車用碳纖維復(fù)合材料吊臂及其制備方法。采用高強(qiáng)度碳纖維復(fù)合材料作為內(nèi)纏繞層與高強(qiáng)度玻璃纖維作為外防護(hù)層，充分發(fā)揮了碳纖維復(fù)合材料高強(qiáng)度、高模量、耐疲勞的優(yōu)點(diǎn)，提高了吊臂的性能。與鋼質(zhì)吊臂相比，臂桿長(zhǎng)度和作業(yè)半徑相同情況下，起重的最大重量提高了約60%，并且大大減輕了吊臂的重量(約為同樣規(guī)格鋼材質(zhì)吊臂重量的50?70%)，保證了吊臂具有更好的作業(yè)和安全性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
:
[0024]圖1為汽車吊車用碳纖維復(fù)合材料吊臂的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中:1是吊臂芯模；2是脫模劑涂層；3是纖維纏繞復(fù)合材料層；4是玻璃纖維復(fù)合材料外防護(hù)層。
【具體實(shí)施方式】
:
[0026]實(shí)施例1
[0027]本實(shí)施方式的制備方法采用如下步驟:
[0028]步驟一、首先將不銹鋼吊臂芯模安裝在纏繞機(jī)架上；
[0029]步驟二、在不銹鋼吊臂芯模外表面上涂抹一層薄薄的脫模劑涂層；
[0030]步驟三、將配置好的環(huán)氧樹脂膠液緩緩倒入浸膠槽內(nèi)；
[0031]步驟四、將一束玻璃纖維安裝在紗架上，并施加一定的張力；
[0032]步驟五、采用濕法纏繞工藝制備纖維纏繞復(fù)合材料層，在張力作用下使玻璃纖維通過環(huán)氧樹脂浸膠槽經(jīng)過繞絲嘴連續(xù)環(huán)纏及螺旋纏繞的方式纏繞在吊臂芯模脫模劑涂層的外表面上；具體線型的實(shí)施過程:環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層，環(huán)向纏繞角為90°，螺旋向纏繞角為10°，第一層纏繞張力為40Ν，每纏繞一次螺旋層遞減3Ν，纏繞速度為0.5m/s ；
[0033]步驟六、將纏好的吊臂放入固化爐內(nèi)進(jìn)行固化，以3°C /min升溫速率，升溫至80°C，保溫2h ;再以3°C /min升溫速率，升溫至120°C，保溫2h ;以同樣的升溫速率升溫至150°C,保溫Ih ;最后自然冷卻至室溫；
[0034]步驟七、固化完成后將吊臂芯模(I)脫掉。
[0035]本發(fā)明固化過程中，吊臂以o=5r/min轉(zhuǎn)速始終繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)。
[0036]實(shí)施例2
[0037]本實(shí)施方式的制備方法采用如下步驟:
[0038]步驟一、同上；
[0039]步驟二、同上；
[0040]步驟三、同上；
[0041]步驟四、同上；
[0042]步驟五、采用濕法纏繞工藝制備纖維纏繞復(fù)合材料層，在張力作用下使玻璃纖維通過環(huán)氧樹脂浸膠槽經(jīng)過繞絲嘴連續(xù)環(huán)纏及螺旋纏繞的方式纏繞在吊臂芯模脫模劑涂層的外表面上；具體線型的實(shí)施過程:環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層，環(huán)向纏繞角為88°，螺旋向纏繞角為30°，第一層纏繞張力為40N，每纏繞一次螺旋層遞減3N，纏繞速度為0.6m/s ；
[0043]步驟六、將纏好的吊臂放入固化爐內(nèi)進(jìn)行固化，以3°C /min升溫速率，升溫至90°C，保溫2h ;再以3°C /min升溫速率，升溫至120°C，保溫2h ;以同樣的升溫速率升溫至150°C,保溫Ih ;最后自然冷卻至室溫；
[0044]步驟七、固化完成后將吊臂芯模(I)脫掉。
[0045]本發(fā)明固化過程中，吊臂以o=5r/min轉(zhuǎn)速始終繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)。
[0046]實(shí)施例3
[0047]本實(shí)施方式的制備方法采用如下步驟:
[0048]步驟一、同上；
[0049]步驟二、同上；
[0050]步驟三、同上；
[0051]步驟四、同上；
[0052]步驟五、采用濕法纏繞工藝制備纖維纏繞復(fù)合材料層，在張力作用下使玻璃纖維通過環(huán)氧樹脂浸膠槽經(jīng)過繞絲嘴連續(xù)環(huán)纏及螺旋纏繞的方式纏繞在吊臂芯模脫模劑涂層的外表面上；具體線型的實(shí)施過程:環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層，環(huán)向纏繞角為85°，螺旋向纏繞角為45°，第一層纏繞張力為35N，每纏繞一次螺旋層遞減3N，纏繞速度為0.7m/s ；
[0053]步驟六、將纏好的吊臂放入固化爐內(nèi)進(jìn)行固化，以3°C /min升溫速率，升溫至100°C，保溫2h ;再以3°C /min升溫速率，升溫至150°C，保溫2h ;以同樣的升溫速率升溫至180 C，保溫Ih ;最后自然冷卻至室溫；
[0054]步驟七、固化完成后將吊臂芯模(I)脫掉。
[0055]本發(fā)明固化過程中，吊臂以o=5r/min轉(zhuǎn)速始終繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)。
[0056]實(shí)施例4
[0057]本實(shí)施方式的制備方法采用如下步驟:
[0058]步驟一、同上；
[0059]步驟二、同上；
[0060]步驟三、同上；
[0061]步驟四、將一束12K的T700碳纖維安裝在紗架上，并施加一定的張力；
[0062]步驟五、采用濕法纏繞工藝制備纖維纏繞復(fù)合材料層，在張力作用下使碳纖維通過環(huán)氧樹脂浸膠槽經(jīng)過繞絲嘴連續(xù)環(huán)纏及螺旋纏繞的方式纏繞在吊臂芯模脫模劑涂層的外表面上；具體線型的實(shí)施過程:環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層，環(huán)向纏繞角為90°，螺旋向纏繞角為10°，第一層纏繞張力為40N，每纏繞一次螺旋層遞減3N，纏繞速度為0.7m/s ；
[0063]步驟六、在步驟五的纖維纏繞復(fù)合材料層的外表面環(huán)向纏繞2層玻璃纖維復(fù)合材料外防護(hù)層(4);
[0064]步驟七、將纏好的吊臂放入固化爐內(nèi)進(jìn)行固化，以3°C /min升溫速率，升溫至80°C，保溫2h ;再以3°C /min升溫速率，升溫至120°C，保溫2h ;以同樣的升溫速率升溫至150°C,保溫Ih ;最后自然冷卻至室溫；
[0065]步驟八、固化完成后將吊臂芯模(I)脫掉。
[0066]本發(fā)明固化過程中，吊臂以o=5r/min轉(zhuǎn)速始終繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)。
[0067]實(shí)施例5
[0068]本實(shí)施方式的制備方法采用如下步驟:
[0069]步驟一、同上；
[0070]步驟二、同上；
[0071]步驟三、同上；
[0072]步驟四、同上；
[0073]步驟五、采用濕法纏繞工藝制備纖維纏繞復(fù)合材料層，在張力作用下使碳纖維通過環(huán)氧樹脂浸膠槽經(jīng)過繞絲嘴連續(xù)環(huán)纏及螺旋纏繞的方式纏繞在吊臂芯模脫模劑涂層的外表面上；具體線型的實(shí)施過程:環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層，環(huán)向纏繞角為88°，螺旋向纏繞角為15°，第一層纏繞張力為35N，每纏繞一次螺旋層遞減3N，纏繞速度為0.7m/s ；
[0074]步驟六、在步驟五的纖維纏繞復(fù)合材料層的外表面環(huán)向纏繞2層玻璃纖維復(fù)合材料外防護(hù)層(4);
[0075]步驟七、將纏好的吊臂放入固化爐內(nèi)進(jìn)行固化，以3°C /min升溫速率，升溫至90°C，保溫2h ;再以3°C /min升溫速率，升溫至120°C，保溫2h ;以同樣的升溫速率升溫至150°C,保溫Ih ;最后自然冷卻至室溫；
[0076]步驟八、固化完成后將吊臂芯模(I)脫掉。
[0077]本發(fā)明固化過程中，吊臂以o=5r/min轉(zhuǎn)速始終繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)。
[0078]實(shí)施例6
[0079]本實(shí)施方式的制備方法采用如下步驟:
[0080]步驟一、同上；
[0081]步驟二、同上；
[0082]步驟三、同上；
[0083]步驟四、同上；
[0084]步驟五、采用濕法纏繞工藝制備纖維纏繞復(fù)合材料層，在張力作用下使碳纖維通過環(huán)氧樹脂浸膠槽經(jīng)過繞絲嘴連續(xù)環(huán)纏及螺旋纏繞的方式纏繞在吊臂芯模脫模劑涂層的外表面上；具體線型的實(shí)施過程:環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層，環(huán)向纏繞角為85°，螺旋向纏繞角為20°，第一層纏繞張力為32N，每纏繞一次螺旋層遞減3N，纏繞速度為0.7m/s ；
[0085]步驟六、在步驟五的纖維纏繞復(fù)合材料層的外表面環(huán)向纏繞2層玻璃纖維復(fù)合材料外防護(hù)層(4);
[0086]步驟七、將纏好的吊臂放入固化爐內(nèi)進(jìn)行固化，以3°C /min升溫速率，升溫至100°C，保溫2h ;再以3°C /min升溫速率，升溫至150°C，保溫2h ;以同樣的升溫速率升溫至180 C，保溫Ih ;最后自然冷卻至室溫；
[0087]步驟八、固化完成后將吊臂芯模(I)脫掉。
[0088]本發(fā)明固化過程中，吊臂以o=5r/min轉(zhuǎn)速始終繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)。
[0089]實(shí)施例7
[0090]由于纖維纏繞復(fù)合材料層采用單一型號(hào)的碳纖維抗斷裂應(yīng)變和沖擊性能較低，從而影響吊臂的使用壽命和安全性能，本發(fā)明中采用不同型號(hào)的12K的T700碳纖維和12K的T800碳纖維進(jìn)行纖維材料層的纏繞。
[0091]本實(shí)施方式的制備方法采用如下步驟:
[0092]步驟一、同上；
[0093]步驟二、同上；
[0094]步驟三、同上；
[0095]步驟四、首先將一束12K的T700碳纖維安裝在紗架上，并施加一定的張力；
[0096]步驟五、采用濕法纏繞工藝制備纖維纏繞復(fù)合材料層，在張力作用下使12K的T700碳纖維通過環(huán)氧樹脂浸膠槽經(jīng)過繞絲嘴連續(xù)環(huán)纏及螺旋纏繞的方式纏繞在吊臂芯模脫模劑涂層的外表面上；具體線型的實(shí)施過程:環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層，環(huán)向纏繞角為90°，螺旋向纏繞角為10°，第一層纏繞張力為40N，每纏繞一次螺旋層遞減3N，纏繞速度為0.7m/s ；
[0097]步驟六、在步驟五的纖維纏繞復(fù)合材料層的外表面，采用連續(xù)環(huán)向及螺旋向交替的方式纏繞12K的T800碳纖維，具體線型的實(shí)施過程:環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層，環(huán)向纏繞角為90°，螺旋向纏繞角為10°，第一層纏繞張力為31N，每纏繞一次螺旋層遞減3N，纏繞速度為0.7m/s ；
[0098]步驟七、在步驟六的纖維纏繞復(fù)合材料層的外表面環(huán)向纏繞2層玻璃纖維復(fù)合材料外防護(hù)層(4);
[0099]步驟八、將纏好的吊臂放入固化爐內(nèi)進(jìn)行固化，以3°C /min升溫速率，升溫至80°C，保溫2h ;再以3°C /min升溫速率，升溫至120°C，保溫2h ;以同樣的升溫速率升溫至150°C,保溫Ih ;最后自然冷卻至室溫；
[0100]步驟九、固化完成后將吊臂芯模(I)脫掉。
[0101]本發(fā)明固化過程中，吊臂以ω=5;τ/η?η轉(zhuǎn)速始終繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)。
[0102]實(shí)施例8
[0103]由于纖維纏繞復(fù)合材料層采用單一型號(hào)的碳纖維抗斷裂應(yīng)變和沖擊性能較低，從而影響吊臂的使用壽命和安全性能，本發(fā)明中采用不同型號(hào)的12Κ的Τ700碳纖維和12Κ的Τ800碳纖維進(jìn)行纖維材料層的纏繞。
[0104]本實(shí)施方式的制備方法采用如下步驟:
[0105]步驟一、同上；
[0106]步驟二、同上；
[0107]步驟三、同上；
[0108]步驟四、同上；
[0109]步驟五、采用濕法纏繞工藝制備纖維纏繞復(fù)合材料層，在張力作用下使12Κ的Τ700碳纖維通過環(huán)氧樹脂浸膠槽經(jīng)過繞絲嘴連續(xù)環(huán)纏及螺旋纏繞的方式纏繞在吊臂芯模脫模劑涂層的外表面上；具體線型的實(shí)施過程:環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層，環(huán)向纏繞角為88°，螺旋向纏繞角為15°，第一層纏繞張力為38Ν，每纏繞一次螺旋層遞減3Ν，纏繞速度為0.7m/s ；
[0110]步驟六、在步驟五的纖維纏繞復(fù)合材料層的外表面，采用連續(xù)環(huán)向及螺旋向交替的方式纏繞12K的T800碳纖維，具體線型的實(shí)施過程:環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層，環(huán)向纏繞角為88°，螺旋向纏繞角為15°，第一層纏繞張力為29N，每纏繞一次螺旋層遞減3N，纏繞速度為0.7m/s ；
[0111]步驟七、同上；
[0112]步驟八、將纏好的吊臂放入固化爐內(nèi)進(jìn)行固化，以3°C /min升溫速率，升溫至90°C，保溫2h ;再以3°C /min升溫速率，升溫至130°C，保溫2h ;以同樣的升溫速率升溫至150°C,保溫Ih ;最后自然冷卻至室溫；
[0113]步驟九、固化完成后將吊臂芯模(I)脫掉。
[0114]本發(fā)明固化過程中，吊臂以o=5r/min轉(zhuǎn)速始終繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)。
[0115]實(shí)施例9
[0116]由于纖維纏繞復(fù)合材料層采用單一型號(hào)的碳纖維抗斷裂應(yīng)變和沖擊性能較低，從而影響吊臂的使用壽命和安全性能，本發(fā)明中采用不同型號(hào)的12K的T700碳纖維和12K的T800碳纖維進(jìn)行纖維材料層的纏繞。
[0117]本實(shí)施方式的制備方法采用如下步驟:
[0118]步驟一、同上；
[0119]步驟二、同上；
[0120]步驟三、同上；
[0121]步驟四、同上；
[0122]步驟五、采用濕法纏繞工藝制備纖維纏繞復(fù)合材料層，在張力作用下使12K的T700碳纖維通過環(huán)氧樹脂浸膠槽經(jīng)過繞絲嘴連續(xù)環(huán)纏及螺旋纏繞的方式纏繞在吊臂芯模脫模劑涂層的外表面上；具體線型的實(shí)施過程:環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層，環(huán)向纏繞角為85°，螺旋向纏繞角為18°，第一層纏繞張力為35N，每纏繞一次螺旋層遞減3N，纏繞速度為0.7m/s ；
[0123]步驟六、在步驟五的纖維纏繞復(fù)合材料層的外表面，采用連續(xù)環(huán)向及螺旋向交替的方式纏繞12K的T800碳纖維，具體線型的實(shí)施過程:環(huán)向2層、螺旋向2層、環(huán)向2層、螺旋向2層，環(huán)向纏繞角為85°，螺旋向纏繞角為18°，第一層纏繞張力為26N，每纏繞一次螺旋層遞減3N，纏繞速度為0.7m/s ；
[0124]步驟七、同上；
[0125]步驟八、將纏好的吊臂放入固化爐內(nèi)進(jìn)行固化，以3°C /min升溫速率，升溫至100°C，保溫2h ;再以3°C /min升溫速率，升溫至150°C，保溫2h ;以同樣的升溫速率升溫至180 C，保溫Ih ;最后自然冷卻至室溫；
[0126]步驟九、固化完成后將吊臂芯模(I)脫掉。
[0127]本發(fā)明固化過程中，吊臂以o=5r/min轉(zhuǎn)速始終繞其中心軸線旋轉(zhuǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車吊車用碳纖維復(fù)合材料吊臂的制備方法，該吊臂由內(nèi)向外依次為吊臂芯模(I)、脫模劑涂層(2)、纖維纏繞復(fù)合材料層(3)和玻璃纖維復(fù)合材料外防護(hù)層(4)，其特征在于:該方法的制備步驟如下: 步驟一、首先將吊臂芯模安裝在纏繞機(jī)架上； 步驟二、在吊臂芯模(I)外表面涂抹一層薄薄的脫模劑涂層(2 ); 步驟三、將配置好的樹脂膠液倒入浸膠槽； 步驟四、將纖維安裝在紗架上，并施加張力； 步驟五、采用濕法纏繞工藝制備纖維纏繞復(fù)合材料層(3)，在張力作用下使纖維通過樹脂浸膠槽經(jīng)過繞絲嘴纏繞在脫模劑涂層(2)的外表面上，張力控制在45?1N ； 步驟六、在步驟五的纖維纏繞復(fù)合材料層(3)的外表面環(huán)向纏繞二層玻璃纖維復(fù)合材料外防護(hù)層(4); 步驟七、將纏好的吊臂放入固化爐內(nèi)進(jìn)行固化；固化溫度為80?180°C，升溫速率為3°C /min，采用梯度固化的方式，自然冷卻至室溫； 步驟八、固化完成后將吊臂芯模(I)脫掉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車吊車用碳纖維復(fù)合材料吊臂的制備方法，其特征在于:吊臂芯模(I)為不銹鋼材質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車吊車用碳纖維復(fù)合材料吊臂的制備方法，其特征在于:脫模劑涂層(2)為氟系列的常規(guī)脫模劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車吊車用碳纖維復(fù)合材料吊臂的制備方法，其特征在于:所用的樹脂膠液為環(huán)氧樹脂體系。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車吊車用碳纖維復(fù)合材料吊臂的制備方法，其特征在于:纖維纏繞復(fù)合材料層(3)采用玻璃纖維、或碳纖維、或不同型號(hào)碳纖維混雜復(fù)合纖維，纖維纏繞復(fù)合材料層(3)的厚度為3?12mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車吊車用碳纖維復(fù)合材料吊臂的制備方法，其特征在于:不同型號(hào)碳纖維混雜復(fù)合纖維為12K的T700碳纖維和12K的T800碳纖維。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的汽車吊車用碳纖維復(fù)合材料吊臂的制備方法，其特征在于:不同型號(hào)碳纖維混雜復(fù)合纖維的纏繞方式為先用T700碳纖維進(jìn)行連續(xù)環(huán)向及螺旋向纏繞，再用T800碳纖維進(jìn)行連續(xù)環(huán)向及螺旋向纏繞。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車吊車用碳纖維復(fù)合材料吊臂的制備方法，其特征在于:所述纖維纏繞復(fù)合材料層(3)由纖維復(fù)合材料在所述的不銹鋼吊臂芯模上以連續(xù)螺旋向及環(huán)向交替纏繞方式構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車吊車用碳纖維復(fù)合材料吊臂的制備方法，其特征在于:環(huán)向纏繞的角度為85?90°，螺旋向的纏繞角度為10?45°，纏繞層的厚度為3?12mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車吊車用碳纖維復(fù)合材料吊臂的制備方法，其特征在于:纏繞張力逐層遞減，每纏繞一次螺旋層遞減3N。
【文檔編號(hào)】B29C70/30GK104339664SQ201310345454
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】楊曉峰, 馬曉坤, 張東杰, 俆永田, 劉聰, 付愉, 王賢慧, 石大川 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司