專利名稱：一種復(fù)合材料壓力容器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合材料壓力容器的制造方法，特別是涉及碳纖維全纏繞金屬內(nèi)襯壓力容器的一種制造方法。
背景技術(shù)：
在國(guó)內(nèi)的復(fù)合材料壓力容器制造領(lǐng)域，與本發(fā)明相關(guān)的專利有浙江大學(xué)鄭傳祥、曹堃等發(fā)明的03150968.1 “復(fù)合材料壓力容器”;西安航天復(fù)合材料研究所吳大云、張陽等發(fā)明的201010615932. 9 “一種用于壓力容器的干紗纏繞成型方法”；哈爾濱工業(yè)大學(xué)赫曉東、王榮國(guó)等發(fā)明的200510010151.6 “大尺寸、超薄金屬內(nèi)襯的復(fù)合材料壓力容器及其制造方法”；中材科技(蘇州)有限公司吳峰、肖文剛等發(fā)明的2010102100951.1 “一種使用大絲束碳纖維制造壓力容器的方法”等。這些專利均提出運(yùn)用復(fù)合材料和金屬內(nèi)襯結(jié)合制造 壓力容器，其共同目的是為減輕結(jié)構(gòu)重量，所采用的技術(shù)措施大多為纖維全纏繞金屬內(nèi)襯，后經(jīng)加熱固化得到。其積極效果是獲得了顯著的容重比。但復(fù)合材料和金屬為兩種物理性質(zhì)差異顯著的材料，為最大發(fā)揮復(fù)合材料的承壓性能，提高氣瓶的使用壽命，在制造過程中往往存在自緊這一重要的工藝過程，上述發(fā)明均采用內(nèi)襯表面直接纏繞纖維復(fù)合材料后固化、自緊的傳統(tǒng)方法。其表現(xiàn)出來的主要缺點(diǎn)是纖維纏繞過程預(yù)設(shè)的張力和復(fù)合材料固化后的收縮，使得金屬內(nèi)襯在自緊過程中需要較大的壓應(yīng)力才能達(dá)到預(yù)定的塑性變形，這就造成復(fù)合材料層在自緊過程中也發(fā)生較大的膨脹變形，從而使纖維斷裂加劇，降低了復(fù)合材料的總體性倉(cāng)泛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于降低自緊過程中所需的內(nèi)應(yīng)力，減少?gòu)?fù)合材料層的膨脹變形率,從而降低復(fù)合材料層的纖維斷裂率,保證復(fù)合材料較高的總體性能。纖維纏繞復(fù)合材料壓力容器，它由金屬內(nèi)襯和復(fù)合材料層構(gòu)成。內(nèi)襯可以為鋼或鋁合金材料。內(nèi)襯可以為柱形、球形與環(huán)形狀。所述復(fù)合材料層由纖維與樹脂構(gòu)成。其中，纖維材料為碳纖維、玻璃纖維或硼纖維中的一種；樹脂為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂或聚氨酯樹脂中的一種。纖維復(fù)合材料在內(nèi)襯表面上縱向與環(huán)向交替多層纏繞形成，即全纏繞方式。一種復(fù)合材料壓力容器的制造方法，其特征在于它包括以下步驟步驟1、將內(nèi)襯沖壓和保壓工裝與內(nèi)襯連接，在內(nèi)襯中沖入一定壓力的空氣使內(nèi)襯膨脹變形，充氣后金屬內(nèi)襯的內(nèi)壓Ptl通過以下公式計(jì)算確定對(duì)于柱形壓力容器，通過公式(I)至(4)計(jì)算；對(duì)于環(huán)形壓力容器，幾何上可看作圓環(huán)形截面繞一固定軸旋轉(zhuǎn)一周得到，計(jì)算公式與柱形壓力容器相同，即通過公式(I)至
(4)計(jì)算；
權(quán)利要求
1. 一種復(fù)合材料壓力容器的制造方法，其特征在于它包括以下步驟 步驟1、將沖壓和保壓工裝與內(nèi)襯連接，在內(nèi)襯中沖入一定壓力的空氣使內(nèi)襯膨脹變形，充氣后金屬內(nèi)襯的內(nèi)壓Ptl通過以下公式計(jì)算確定 對(duì)于柱形壓力容器，通過公式(I)至(4)計(jì)算；對(duì)于環(huán)形壓力容器，幾何上可看作圓環(huán)形截面繞一固定軸旋轉(zhuǎn)一周得到，計(jì)算公式與柱形壓力容器相同，即通過公式(I)至(4)計(jì)算；
全文摘要
一種復(fù)合材料壓力容器的制造方法，涉及復(fù)合材料壓力容器的制造方法。它包括以下步驟步驟1、將沖壓和保壓工裝與內(nèi)襯連接，在內(nèi)襯中沖入一定壓力的空氣使內(nèi)襯膨脹變形，充氣后金屬內(nèi)襯的內(nèi)壓通過公式計(jì)算確定；步驟2、內(nèi)襯呈保壓狀態(tài)進(jìn)行纖維復(fù)合材料的纏繞加工；步驟3、纏繞結(jié)束后移入固化爐，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加熱固化；步驟4、固化結(jié)束并自然冷卻后，緩慢放出內(nèi)部空氣卸除壓力，使內(nèi)襯的彈性收縮與纏繞時(shí)的壓應(yīng)力及復(fù)合材料的固化收縮相抵消，并與復(fù)合材料層間發(fā)生剝落分離。本發(fā)明能夠降低自緊過程中所需的內(nèi)應(yīng)力，減少?gòu)?fù)合材料層的膨脹變形率，從而降低復(fù)合材料層的纖維斷裂率，保證復(fù)合材料較高的總體性能。
文檔編號(hào)F17C1/06GK103016950SQ20121059127
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者盧敏 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)