碳纖維復(fù)合材料傳動軸管干法纏繞成型方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及一種碳纖維復(fù)合材料傳動軸管干法纏繞成型方法。【
背景技術(shù)：
】[0002]隨著復(fù)合材料傳動軸在車輛船舶、航空航天等領(lǐng)域的越來越廣泛的應(yīng)用，其制造方法也越來越吸引人們的注意。目前制作復(fù)合材料傳動軸管的常見方法有拉擠成型、table-rolling、拉繞成型、RTM成型以及纏繞成型，其中纏繞成型應(yīng)用最為廣泛。無論是其生產(chǎn)成本、自動化程度，還是其制品的靈活性，包括尺寸大小的改變和鋪層角度的改變，都使纏繞成型成為制作復(fù)合材料傳動軸管的最佳選擇。[0003]纏繞成型主要有濕法成型和干法成型兩種，其中濕法成型制品時，存在工作環(huán)境差，樹脂浪費嚴(yán)重，纖維會被磨損等缺點?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0004]本發(fā)明的目的是提供一種碳纖維復(fù)合材料傳動軸管干法纏繞成型方法解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的濕法成型制品時，存在工作環(huán)境差，樹脂浪費嚴(yán)重，纖維會被磨損等問題。[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種碳纖維復(fù)合材料傳動軸管干法纏繞成型方法，包括:步驟1、模具處理:首先利用丙酮將模具上面的灰塵、油污以及固化殘余物等污染物清洗干凈，之后將脫模劑均勻涂覆于整個模具上1-2次后，對模具進(jìn)行加熱；步驟2、線型纏繞:將模具加熱至一定溫度之后，在適當(dāng)?shù)睦p繞速度和纏繞張力下，將適當(dāng)寬度的預(yù)浸紗，按照一定的線型纏繞于模具上面，形成復(fù)合材料層；步驟3、表面處理:停止加熱，待模具降溫至某一溫度，復(fù)合材料層表面再纏繞一層硅膠膜或者PET膜，以保證制品的美觀性和致密性；步驟4、固化脫模:表面處理完成之后，按照不高于3°C/min的升溫速率升至180°C，保溫一段時間，最后冷卻至室溫脫模切割，得到傳動軸管。[0006]進(jìn)一步地，步驟2中所述模具需要預(yù)熱至50_90°C。[0007]進(jìn)一步地，步驟2中所述纏繞張力為10-120N。[0008]進(jìn)一步地，步驟2中所述預(yù)浸紗寬度為2-20mm。[0009]進(jìn)一步地，步驟2中所述預(yù)浸紗為碳纖維/環(huán)氧預(yù)浸紗，且樹脂質(zhì)量含量為20%-40%。[0010]進(jìn)一步地，步驟2中所述纏繞線型包括纏繞方向10-75°的螺旋纏繞和纏繞方向85-89°的環(huán)向纏繞。[0011]進(jìn)一步地，步驟3中所述硅膠膜或者PET膜厚度為0.1-0.5mm。[0012]進(jìn)一步地，步驟4中所述預(yù)浸紗固化溫度為180°C/2.5h。[0013]進(jìn)一步地，步驟4中所述預(yù)浸紗傳動軸管的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為220°C。[0014]進(jìn)一步地，步驟4中所述預(yù)浸紗傳動軸管的孔隙率低于2%。[0015]本發(fā)明的有益效果是:該種碳纖維復(fù)合材料傳動軸管干法纏繞成型方法，通過干法纏繞成型，制得碳纖維或環(huán)氧復(fù)合材料傳動軸管，具有較高的比強度和比剛度、優(yōu)異的耐濕熱性，Tg為220°C以及良好的致密性、均勻性和尺寸精確性。其中環(huán)氧樹脂質(zhì)量含量為20%-40%，可以保證碳纖維/環(huán)氧預(yù)浸紗在100°C下良好的工藝性。該種碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料傳動軸管的Tg為220°C，可以保證其在200°C以下長期穩(wěn)定地工作。此外，該種碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料傳動軸管的孔隙率低于2%，可以保證其優(yōu)異的力學(xué)性能，從而滿足制品扭轉(zhuǎn)強度，扭轉(zhuǎn)剛度，彎曲剛度以及抗疲勞性能的要求。【附圖說明】[0016]圖1是實施例中傳動軸管的結(jié)構(gòu)示意圖。[0017]圖2是實施例中傳動軸管干法成型的示意圖。[0018]圖3是實施例一中銷釘模具的結(jié)構(gòu)示意圖。[0019]圖4是實施例二中封頭模具的結(jié)構(gòu)示意圖。[0020]其中:1-紅外加熱板，2-不銹鋼芯模，3-復(fù)合材料層，4-展紗棍，5-絲嘴，6_預(yù)浸紗，7-銷釘模具，8-封頭模具；31-環(huán)向纏繞層，32-螺旋纏繞層?！揪唧w實施方式】[0021]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。[0022]該種碳纖維復(fù)合材料傳動軸管的干法纏繞成型，它涉及到一種采用碳纖維/環(huán)氧預(yù)浸紗6成型傳動軸管的方法，即在一定的纏繞張力作用下，將已經(jīng)制備好的碳纖維/環(huán)氧預(yù)浸紗6，按照一定的線型纏繞在具有一定溫度的模具上，制品纏繞完成之后，經(jīng)過表面處理，再經(jīng)高溫固化、脫模加工后得到傳動軸管。如圖1、圖2所示，圖1是傳動軸管的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是傳動軸管干法成型的示意圖。[0023]該種成型方法制得的傳動軸管具有較高的比強度和比剛度、優(yōu)異的耐濕熱性，Tg為220°C以及良好的致密性、均勻性和尺寸精確性。[0024]該種碳纖維復(fù)合材料傳動軸管的干法纏繞成型方法，即采用碳纖維/環(huán)氧預(yù)浸紗6成型傳動軸管的方法，按照以下步驟實現(xiàn):模具處理:首先利用丙酮將模具上面的灰塵、油污以及固化殘余物等污染物清洗干凈，之后將脫模劑均勻涂覆于整個模具1-2次，最后開始對模具進(jìn)行加熱。[0025]線型纏繞:采用紅外加熱板I將模具加熱至50_90°C之后，在適當(dāng)?shù)睦p繞速度和纏繞張力10-120N下，將2-20mm寬的環(huán)氧預(yù)浸紗6，按照一定的線型纏繞于模具上面；在纏繞過程中預(yù)浸紗6通過絲嘴5和展紗輥4，來保持張力并進(jìn)行導(dǎo)向，將預(yù)浸紗6纏繞在模具上，即不銹鋼芯模2上，預(yù)浸紗6纏繞后形成復(fù)合材料層3。[0026]其中，纏繞線型包括螺旋纏繞和環(huán)向纏繞，螺旋纏繞以纏繞方向10-75°形成螺旋纏繞層32，環(huán)向纏繞以纏繞方向85-89°形成環(huán)向纏繞層31。[0027]表面處理:停止加熱，待模具降溫至某一溫度，在一定張力下，復(fù)合材料層3表面再纏繞一層硅膠膜或者PET膜，以保證制品的美觀性和致密性。[0028]固化脫模:表面處理完成之后，按照不高于3°C/min的升溫速率升至180°C，保溫2.5h，最后冷卻至室溫脫模切割，得到預(yù)浸紗6纏繞管。[0029]為了實現(xiàn)碳纖維/環(huán)氧預(yù)浸紗6的線型纏繞，特別是的小角度的纏繞，如低于15°的角度，在其他步驟保持不變的情況下，對模具做如下處理:實施例一采用如圖3所示的銷釘模具7，通過銷釘對預(yù)浸紗6的勾搭來實現(xiàn)小角度的纏繞。纏繞完成之后，采用硅膠膜或者PET膜對碳纖維復(fù)合材料傳動軸管進(jìn)行表面處理。固化完成之后，將靠近銷釘內(nèi)側(cè)的一段長度，如100mm-200mm，切割，得到碳纖維/環(huán)氧預(yù)浸紗6傳動軸管。[0030]實施例二采用如圖4所示的封頭模具8，通過封頭來實現(xiàn)小角度的纏繞。纏繞完成之后，采用硅膠膜或者PET膜對碳纖維復(fù)合材料傳動軸管進(jìn)行表面處理。固化完成之后，將封頭部分切害J，然后脫模得到碳纖維/環(huán)氧預(yù)浸紗6傳動軸管?！局鳈?quán)項】1.一種碳纖維復(fù)合材料傳動軸管干法纏繞成型方法，其特征在于，包括:步驟1、模具處理:首先利用丙酮將模具上面的污染物清洗干凈，之后將脫模劑均勻涂覆于整個模具上1-2次后，對模具進(jìn)行加熱；步驟2、線型纏繞:將模具加熱至一定溫度之后，在適當(dāng)?shù)睦p繞速度和纏繞張力下，將適當(dāng)寬度的預(yù)浸紗，按照一定的線型纏繞于模具上面，形成復(fù)合材料層；步驟3、表面處理:停止加熱，待模具降溫至某一溫度，復(fù)合材料層表面再纏繞一層硅膠膜或者PET膜；步驟4、固化脫模:表面處理完成之后，按照不高于3°C/min的升溫速率升至180°C，保溫一段時間，最后冷卻至室溫脫模切割，得到傳動軸管。2.如權(quán)利要求1所述碳纖維復(fù)合材料傳動軸管干法纏繞成型方法，其特征在于:步驟2中所述模具需要預(yù)熱至50-90°C。3.如權(quán)利要求2所述碳纖維復(fù)合材料傳動軸管干法纏繞成型方法，其特征在于:步驟2中所述纏繞張力為10-120N。4.如權(quán)利要求3所述碳纖維復(fù)合材料傳動軸管干法纏繞成型方法，其特征在于:步驟2中所述預(yù)浸紗寬度為2-20mm。5.如權(quán)利要求4所述碳纖維復(fù)合材料傳動軸管干法纏繞成型方法，其特征在于:步驟2中所述預(yù)浸紗為碳纖維/環(huán)氧預(yù)浸紗，且樹脂質(zhì)量含量為20%-40%。6.如權(quán)利要求1-5任一項所述碳纖維復(fù)合材料傳動軸管干法纏繞成型方法，其特征在于:步驟2中所述纏繞線型包括纏繞方向10-75°的螺旋纏繞和纏繞方向85-89°的環(huán)向纏繞。7.如權(quán)利要求6所述碳纖維復(fù)合材料傳動軸管干法纏繞成型方法，其特征在于:步驟3中所述硅膠膜或者PET膜厚度為0.1-0.5mm。8.如權(quán)利要求7所述碳纖維復(fù)合材料傳動軸管干法纏繞成型方法，其特征在于:步驟4中所述預(yù)浸紗固化溫度為180°C/2.5h。9.如權(quán)利要求1所述碳纖維復(fù)合材料傳動軸管干法纏繞成型方法，其特征在于:步驟4中所述預(yù)浸紗傳動軸管的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為220°C。10.如權(quán)利要求1所述碳纖維復(fù)合材料傳動軸管干法纏繞成型方法，其特征在于:步驟4中所述預(yù)浸紗傳動軸管的孔隙率低于2%?！緦＠勘景l(fā)明提供一種碳纖維復(fù)合材料傳動軸管干法纏繞成型方法，利用丙酮將模具上面的污染物清洗干凈，之后將脫模劑均勻涂覆于整個模具上后，對模具進(jìn)行加熱；在適當(dāng)?shù)睦p繞速度和纏繞張力下，將適當(dāng)寬度的預(yù)浸紗，按照一定的線型纏繞于模具上面，形成復(fù)合材料層；停止加熱，待模具降至一定溫度，復(fù)合材料層表面再纏繞一層硅膠膜或者PET膜；表面處理完成之后，按照不高于3℃/min的升溫速率升至180℃，保溫一段時間，最后冷卻至室溫脫模切割，得到傳動軸管。通過干法纏繞成型，制得碳纖維或環(huán)氧復(fù)合材料傳動軸管，具有較高的比強度和比剛度、優(yōu)異的耐濕熱性，Tg為220℃以及良好的致密性、均勻性和尺寸精確性?！綢PC分類】B29L23/00,B29C53/56,B29C53/84【公開號】CN105058764【申請?zhí)枴緾N201510541340【發(fā)明人】陳明新,張星星,謝昌江,馮光亮,蔡德軍【申請人】江蘇恒神股份有限公司【公開日】2015年11月18日【申請日】2015年8月31日