碳纤维增强半弯管的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维增强半弯管的制造方法，属于输送弯管领域。本发明专利技术的碳纤维增强半弯管的制造方法，包括以下步骤：步骤A、原料配置；步骤B、碳纤维增强半弯管的浇注系统制作；步骤C、原料熔炼；步骤D、碳纤维网层安装；步骤E、浇注成型；步骤F、热处理。本发明专利技术的目的在于将碳纤维材料有效复合到现有金属弯管上以提高弯管的使用寿命。

Manufacturing Method of Carbon Fiber Reinforced Semi-Bend Pipe

The invention discloses a manufacturing method of carbon fiber reinforced semi-elbow, which belongs to the field of conveying elbow. The manufacturing method of the carbon fiber reinforced semi-elbow includes the following steps: step A, raw material configuration; step B, the production of the casting system of the carbon fiber reinforced semi-elbow; step C, raw material melting; step D, installation of carbon fiber mesh layer; step E, casting forming; step F, heat treatment. The aim of the present invention is to effectively compound carbon fiber materials onto existing metal elbows to improve the service life of the elbows.

【技术实现步骤摘要】
碳纤维增强半弯管的制造方法
本专利技术涉及一种建筑、矿山、冶金、电力、石油、煤炭、粮食加工等行业的输送弯管结构，更具体地说，涉及一种碳纤维增强半弯管的制造方法。
技术介绍
弯管的成型技术主要有铸造成型、模压成型等，它们都是依靠成型模具，通过浇注或是热冷压工艺仿形生成的；无论是哪一种机器设备及管道，大部分都用到弯管，主要用以输送各种物料；弯管的材料有铸铁、不锈钢、合金钢、可锻铸铁、碳钢、有色金属及塑料等材质；在建筑、矿山、冶金、电力、石油、煤炭、粮食加工等行业中，物料的输送是通过管道压力输送，输送管受到较大的压力和严重的磨损。因此对输送管，特别是连接弯管有较高的综合性能要求，提高弯管的使用寿命，现已成为很难攻克的难题。现有技术中关于耐磨抗冲击弯管已有相关技术方案公开，如专利公开号：CN204717206U，公开日：2015年10月21日，专利技术创造名称为：一种外整体、内两分双层式耐磨抗冲击弯管，该申请案公开了一种外整体、内两分双层式耐磨抗冲击弯管，它由外整体内两分双层弯管、两个耐磨连接法兰、法兰焊缝组成；本外整体、内两分双层式耐磨抗冲击弯管用于建筑、矿山、冶金、电力、石油、煤炭、粮食加工等行业的恶劣环境，设计为外整体、内两分双层的独特结构，分为保护层与耐磨层，耐磨性能好，使用寿命长，性价比高，容易实现大批量生产，质量稳定可靠，安全性能高。但是，上述申请案存在的技术问题在于：其中的半弯管虽然具有耐磨层的保护，但是耐磨层的耐磨性能受限于现有钢材，从而无法进一步提高半弯管的使用寿命。碳纤维材料本身具有耐磨性、高强度、刚度性好和柔韧性强等突出优点，基于碳纤维材料的上述突出优点，现有技术中提出将碳纤维材料复合到弯管的制造过程中，例如专利公开号：CN102514169A，公开日：2012年06月27日，专利技术创造名称为：以碳纤维为增强层的硅橡胶挤出胶管及其制造工艺，该申请案包括以下步骤：在要求尺寸的模芯上挤出一层内胶层；对碳纤维布进行表面处理，提高其表面极性基团的含量；将经过表面处理的碳纤维布作为增强层编织或缠绕在在内胶层上；在碳纤维布上挤出一层外胶层，包覆在碳纤维布表面；成型完毕，将所得胶管硫化，获得成品，其中内胶层和外胶层包括硅橡胶。该申请案以碳纤维布作为增强层制造硅橡胶包布胶管，不仅解决了现有硅橡胶胶管强度低，耐压能力差的问题，而且提高了硅橡胶胶管的耐温性能，最大限度的发挥硅橡胶的耐温和耐压性能。但是，该申请案的不足之处在于：该申请案的硅橡胶挤出胶管仅适用于非金属材质弯管上复合碳纤维耐磨材料，不适宜金属弯管的制造。又如利公开号：CN103256436A，公开日：2013年08月21日，专利技术创造名称为：一种用于输送混凝土的碳纤维输送管道及其制作方法，该申请案中碳纤维输送管道其配料组成中碳纤维材料的含量为100％，标准型直管的管壁厚度为4mm以上，加厚型直管的管壁厚度为7mm以上；弯管管壁的最薄处为7mm以上，最厚处为14mm以上；该申请案中碳纤维输送管道的制作方法主要包括以下步骤：S1.氧化处理，得到预氧化碳纤丝；S2.炭化处理，包括中温炭化和高温炭化先后两个阶段，得到石墨化的碳纤丝；S3.编网，得到成块的碳纤维布；S4.粘固成型，得到碳纤维管道制品。采用该申请案制作方法制成的碳纤维输送管道，具有质量轻、使用寿命长、冲击小、压力损失小等突出优点，而且输送管道的管径可以增大，有利于提高生产率。但是，该申请案的不足之处在于：该申请案中碳纤维输送管道完全采用碳纤维材料制造，生产成本过高，难以广泛推广使用。还如利公开号：CN202691407U，公开日：2013年01月23日，专利技术创造名称为：一种高分子增强复合耐磨弯管，该申请案的耐磨弯管包括耐磨钢铁弯管本体以及紧固包覆于弯管本体外周面的一层玻纤或碳纤维增强高分子层，该申请案克服了单一弯管由于韧性的不足带来的安全问题。但是，该申请案的不足之处在于：该申请案中将碳纤维增强高分子层包覆于弯管本体外周面，虽然提高了弯管的韧性，但却无法提高弯管内部的耐磨性。综上所述，如何将碳纤维材料有效的复合到现有的金属弯管上以提高弯管的使用寿命，是现有技术中亟需解决的技术间题。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于将碳纤维材料有效复合到现有金属弯管上以提高弯管的使用寿命。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的碳纤维增强半弯管的制造方法，包括以下步骤：步骤A、原料配置；步骤B、碳纤维增强半弯管的浇注系统制作；步骤C、原料熔炼；步骤D、碳纤维网层安装；步骤E、浇注成型；步骤F、热处理。作为本专利技术更进一步的改进，步骤B中，所述碳纤维增强半弯管的浇注系统包括通过黏土制作的砂型，该砂型包括若干个相互平行且水平放置的半弯管型腔，且所述半弯管型腔的开口均向下；一型腔上模和一型腔下模合模后得到一所述半弯管型腔，该半弯管型腔用于浇注碳纤维增强半弯管。作为本专利技术更进一步的改进，所述碳纤维增强半弯管包括半弯管本体，所述半弯管本体为一弯管沿轴向切开的一半，且该半弯管本体为所述弯管靠近折弯方向一侧的一半，所述折弯方向为弯管由内侧向外侧的方向；所述半弯管本体设计为从两端A向中间B变厚与两侧C向中间D变厚；所述半弯管本体内侧面的中部设置有增强凸起部，该增强凸起部内夹有碳纤维网层。作为本专利技术更进一步的改进，所述增强凸起部外表面为向半弯管本体内侧面方向凸起的弧形面。作为本专利技术更进一步的改进，所述碳纤维网层为向半弯管本体外侧面方向凸起的弧形。作为本专利技术更进一步的改进，步骤D中，首先将碳纤维网自下而上逐渐浸入熔炼后的铁水中，然后将碳纤维网取出，碳纤维网冷却凝固后形成碳纤维网层，最后将碳纤维网层卡入型腔下模内供所述增强凸起部浇注成型的区域。作为本专利技术更进一步的改进，步骤D中，首先将碳纤维网层弯曲为弧形，然后将碳纤维网层卡入型腔下模内供所述增强凸起部浇注成型的区域，且控制碳纤维网层为向型腔上模方向凸起的弧形。作为本专利技术更进一步的改进，相邻两个半弯管型腔的对应侧上连接有同一个内浇道，该内浇道通过其上方的横浇道与竖浇道连通，竖浇道与其上方的浇口杯连通；所述内浇道为一沿着半弯管型腔侧边弯曲的条形腔；所述横浇道其上侧为在半弯管型腔长度方向上由中间向两边延伸的两个斜面，所述横浇道其下侧为与所述内浇道上侧配合的弧形面。作为本专利技术更进一步的改进，每个内浇道包括若干段，相邻两段内浇道之间填充有黏土层。作为本专利技术更进一步的改进，所述半弯管型腔上侧的中间设有冒口，该冒口与半弯管型腔连通处为上大下小的梯形腔。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术中，在半弯管本体内侧面的中部设置有增强凸起部，且在增强凸起部内夹有碳纤维网层，使得半弯管本体内侧面中部处的耐磨性得到有效提高，其中，增强凸起部突出于半弯管本体的内侧面，使得物料首先与增强凸起部进行摩擦接触，对半弯管本体内侧面中部起到有效保护作用，同时，增强凸起部的设置为碳纤维网层的安装提供了条件，使得碳纤维网层能够有效定位安装在半弯管本体内侧面中部附近，从而将碳纤维材料有效复合到半弯管本体上，增强凸起部和碳纤维网层配合作用共同提高了半弯管本体的使用寿命。(2)本专利技术中，增强凸起部外表面为向半弯管本体内侧面方向凸起的弧形面，该弧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.碳纤维增强半弯管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A、原料配置；步骤B、碳纤维增强半弯管的浇注系统制作；步骤C、原料熔炼；步骤D、碳纤维网层(103)安装；步骤E、浇注成型；步骤F、热处理。

【技术特征摘要】
1.碳纤维增强半弯管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A、原料配置；步骤B、碳纤维增强半弯管的浇注系统制作；步骤C、原料熔炼；步骤D、碳纤维网层(103)安装；步骤E、浇注成型；步骤F、热处理。2.根据权利要求1所述的碳纤维增强半弯管的制造方法，其特征在于：步骤B中，所述碳纤维增强半弯管的浇注系统包括通过黏土制作的砂型，该砂型包括若干个相互平行且水平放置的半弯管型腔(3)，且所述半弯管型腔(2)的开口均向下；一型腔上模(3)和一型腔下模(4)合模后得到一所述半弯管型腔(2)，该半弯管型腔(2)用于浇注碳纤维增强半弯管。3.根据权利要求2所述的碳纤维增强半弯管的制造方法，其特征在于：所述碳纤维增强半弯管包括半弯管本体(1)，所述半弯管本体(1)为一弯管沿轴向切开的一半，且该半弯管本体(1)为所述弯管靠近折弯方向一侧的一半，所述折弯方向为弯管由内侧向外侧的方向；所述半弯管本体(1)设计为从两端A向中间B变厚与两侧C向中间D变厚；所述半弯管本体(1)内侧面的中部设置有增强凸起部(101)，该增强凸起部(101)内夹有碳纤维网层(102)。4.根据权利要求3所述的碳纤维增强半弯管的制造方法，其特征在于：所述增强凸起部(101)外表面为向半弯管本体(1)内侧面方向凸起的弧形面。5.根据权利要求4所述的碳纤维增强半弯管的制造方法，其特征在于：所述碳纤维网层(102)为向半弯管本体(1)外侧面方向凸起的弧形。6.根据权利要求5所述的碳纤维增...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙爱民，张颢，施朝阳，张俊，
申请(专利权)人：马鞍山市海天重工科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34