碳纤维复合材料蜂窝结构件及其制备的立体框架和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维复合材料蜂窝结构件，所述碳纤维复合材料蜂窝结构件为连续碳纤维制备的蜂窝状复合材料管，蜂窝状复合材料管的蜂窝孔为连续碳纤维编织复合材料管或连续碳纤维缠绕复合材料管，至少两根构成整体一束，相邻的碳纤维编织复合材料管或碳纤维缠绕复合材料管相互接触的部位连接在一起，从而使相邻的复合材料管连接在一起，构成整体的蜂窝状复合材料管。本发明专利技术根据管的粗细以及受力来设计，从而达到最优发挥碳纤维承受很大拉力这一性能；采用碳纤维复合材料蜂窝结构件制备的立体框架质量轻、刚度高、安全性好，能够作为汽车、客车和座椅的骨架。

Carbon fiber composite honeycomb structural member and three-dimensional structure and application thereof

The invention discloses a carbon fiber composite honeycomb structure, the carbon fiber composite honeycomb structure honeycomb composites for continuous preparation of carbon fiber tube, the honeycomb composite pipe for honeycomb continuous carbon fiber braided composite tube or continuous carbon fiber winding composite pipe, at least two integral a bundle of carbon fiber, the adjacent braided composite tube or carbon fiber wrapped together in contact with each other parts of the composite pipe, so that the adjacent composite pipes together constitute the whole tube honeycomb composites. According to the invention of the pipe thickness and stress to design, so as to achieve the optimal use of carbon fiber under great tension this performance; the use of carbon fiber composite honeycomb structure quality stereo frame preparation of light, high stiffness, good safety, and can be used as vehicle and bus and seat frame.

【技术实现步骤摘要】
碳纤维复合材料蜂窝结构件及其制备的立体框架和应用
本专利技术涉及一种碳纤维复合材料蜂窝结构件及其制备的立体框架和应用。
技术介绍
碳纤维具有高强度、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、质量轻、能够承受很大拉力等显著高于钢、铝等的特性，属于典型的高性能纤维，相对于传统的金属材料具有压倒性的优势。碳纤维除单独使用作为绝热保温材料外，通常作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成碳纤维复合材料。碳纤维复合材料作为结构件使用时需要设计合理的复合材料受力结构，才能充分发挥碳纤维能够承受很大拉力这一优点。汽车、客车的车架都为立体框架，车架的作用是承受载荷，包括汽车自身零部件的重量和行驶时所受的冲击、扭曲、惯性力等。现有技术中，汽车车架结构一般为大梁式车架和承载式车架，大梁式车架将粗壮的钢梁焊接或铆合起来成为一个钢架，然后在这个钢架上安装引擎、悬架、车身等部件，大梁式车架的钢制大梁质量沉重，车架重量占去全车总重的相当部分；承载式车架由钢（较先进的是铝）经冲压、焊接而成，对设计和生产工艺的要求都很高，产品质量不易控制，生产工序繁琐，且整个车架结构刚性强度不足。随着节能、环保逐渐成为汽车行业关注的重要课题，人们开始考虑汽车的轻量化发展。汽车的轻量化能够降低汽车的整备质量，不仅能够节约原材料，降低汽车生产成本，而且还能降低燃油油耗，节能环保。因此，人们开始尝试用更轻质、强度更好的复合材料代替以往车架构件的材料。
技术实现思路
碳纤维复合材料中碳纤维最大特点是能够承受很大的拉力，树脂承受压力，现有材料制成管状内部没有支撑，制成板状的话，由于板厚太小，产生力矩小，没有充分利用碳纤维能够承受很大拉力的优点，所以需要研究怎样充分发挥碳纤维承受拉力这一优点的方法。为此需要将碳纤维复合材料制成密度轻的产品，如果制成泡沫的话，由于连续纤维无法发泡，即使能够发泡，发泡后会对树脂的性能产生影响，失去原有性能，也不能承受很大拉力，因此怎样实现碳纤维复合材料作为结构件来承受很大拉力便成为了很大的难题。本专利技术就是为了解决上述问题，提供一种碳纤维复合材料蜂窝结构件及其制备的立体框架和应用。本专利技术采用以下技术方案：一种碳纤维复合材料蜂窝结构件，所述碳纤维复合材料蜂窝结构件为连续碳纤维制备的蜂窝状复合材料管，蜂窝状复合材料管的蜂窝孔为连续碳纤维编织复合材料管或连续碳纤维缠绕复合材料管，至少两根构成整体一束，相邻的碳纤维编织复合材料管或碳纤维缠绕复合材料管相互接触的的部位连接在一起，从而使相邻的复合材料管连接在一起，构成整体的蜂窝状复合材料管。所述相邻的碳纤维编织复合材料管相互接触的纤维丝相互编织在一起。所述相邻的碳纤维缠绕复合材料管相互编织在一起。碳纤维复合材料蜂窝结构件制备的立体框架，所述碳纤维编织复合材料管或碳纤维缠绕复合材料管构成与立体框架部位对应的环状框架，立体框架各部位对应的环状框架组合为立体框架，相邻构成一束的环状框架相互连接在一起的部位构成碳纤维复合材料蜂窝结构件。所述相邻成为一束的环状框架相互编织在一起。立体框架的应用，所述立体框架用于汽车骨架。立体框架的应用，所述立体框架用于客车骨架。立体框架的应用，所述立体框架用于座椅骨架。碳纤维能够承受很大拉力，且不会变形，但是做成实心的话，不仅会浪费材料，增加重量，而且性能提高也不大，因此本专利技术根据管的粗细以及受力来设计，从而达到最优发挥碳纤维承受很大拉力这一性能；采用碳纤维复合材料蜂窝结构件制备的立体框架质量轻、刚度高、安全性好，能够作为汽车、客车和座椅的骨架。附图说明图1是碳纤维复合材料蜂窝结构件的结构示意图1。图2是碳纤维复合材料蜂窝结构件的结构示意图2。图3是相邻碳纤维编织复合材料管连接结构示意图。图4是立体框架的结构示意图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。如图1、图2和图3所示，一种碳纤维复合材料蜂窝结构件，所述碳纤维复合材料蜂窝结构件为连续碳纤维制备的蜂窝状复合材料管，蜂窝状复合材料管的蜂窝孔为连续碳纤维编织复合材料管1或连续碳纤维缠绕复合材料管2，至少两根构成整体一束，纤维编织或缠绕方法与高压钢丝胶管中钢丝的编织或缠绕方法一样，相邻的碳纤维编织复合材料管1相互接触的纤维丝相互编织在一起，相邻的碳纤维缠绕复合材料管2相互编织在一起，从而使相邻的复合材料管连接在一起，构成整体的蜂窝状复合材料管。如图4所示，碳纤维复合材料蜂窝结构件制备的立体框架，所述碳纤维编织复合材料管1或碳纤维缠绕复合材料管2构成与立体框架部位对应的环状框架3，立体框架各部位对应的环状框架3组合为立体框架，相邻构成一束的环状框架3相互连接在一起的部位构成碳纤维复合材料蜂窝结构件，相邻成为一束的环状框架3相互编织在一起。上述立体框架质量轻、刚度高、安全性好，能够用于汽车、客车和座椅骨架，用于汽车、客车时，能够降低车辆的整备重量，不仅能够节约原材料，降低车辆生产成本，而且还能降低燃油油耗，节能环保；用于座椅骨架时，能够减轻座椅重量，提高座椅强度。碳纤维复合材料蜂窝结构件制备的立体框架的成型方法为：（1）绘制所述的立体框架三维制图；（2）根据立体框架的每个环状框架形状分别制作橡胶内胆，橡胶内胆为一个边断开的环状框架，断开的两端其中一端封闭，另一端设进出气通道，内胆断开的部位比环状框架长2.5cm；（3）根据每个环状框架形状分别制作外模；（4）选取与橡胶内胆匹配直径和长度的碳纤维编织或缠绕复合材料管，将碳纤维编织或缠绕复合材料管进行预浸处理；（5）将碳纤维编织或缠绕复合材料管分别套在内胆上；（6）将套在内胆的预浸复合材料管置入对应外模内，然后锁模；（7）向内胆反复充放气体，使编织纤维或缠绕纤维之间产生稍许窜动，使预浸编织或缠绕复合材料管适合编织或缠绕纹路的形状，消除纤维应力；（8）向内胆加压加热使预浸碳纤维编织或缠绕复合材料管固化；（9）开模、卸模，分别制好所有一边断开的环状框架；（10）将每个环状框架组合，相邻成为一束的环状框架相互编织在一起；（11）将每个断开的环状框架插接闭合。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维复合材料蜂窝结构件，其特征在于：所述碳纤维复合材料蜂窝结构件为连续碳纤维制备的蜂窝状复合材料管，蜂窝状复合材料管的蜂窝孔为连续碳纤维编织复合材料管或连续碳纤维缠绕复合材料管，至少两根构成整体一束，相邻的碳纤维编织复合材料管或碳纤维缠绕复合材料管相互接触的的部位连接在一起，从而使相邻的复合材料管连接在一起，构成整体的蜂窝状复合材料管。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维复合材料蜂窝结构件，其特征在于：所述碳纤维复合材料蜂窝结构件为连续碳纤维制备的蜂窝状复合材料管，蜂窝状复合材料管的蜂窝孔为连续碳纤维编织复合材料管或连续碳纤维缠绕复合材料管，至少两根构成整体一束，相邻的碳纤维编织复合材料管或碳纤维缠绕复合材料管相互接触的的部位连接在一起，从而使相邻的复合材料管连接在一起，构成整体的蜂窝状复合材料管。2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料蜂窝结构件，其特征在于：所述相邻的碳纤维编织复合材料管相互接触的纤维丝相互编织在一起。3.根据权利要求1所述的碳纤维编织复合材料蜂窝结构件，其特征在于：所述相邻的碳纤维缠绕复合材料管相互编织在一起。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一平，马钰尧，胡一匡，
申请(专利权)人：张一平，
类型：发明
国别省市：河南,41