预浸带预热成型的碳纤维复合材料回转件缠绕工艺制造技术

预浸带预热成型的碳纤维复合材料回转件缠绕工艺。现有干法缠绕技术中存在着的温度难控制问题，且缠绕成型所用预浸布切割方法的缺省以及缠绕成型模具缺少加热方式的问题，包括将预浸布分切为预浸带；清洁模具，涂覆脱模剂；模具加热；使用缠绕机将分切出的碳纤维复合材料预浸带缠绕于回转模具表面形成碳纤维层；密封、抽真空；将其加热固化，最后冷却至室温；将制件从模具上脱离；对制件进行切割打磨，得到碳纤维复合材料回转件。本发明专利技术方法所加工制成的复合材料回转件，具有较高的纤维含量，且切割加工的纤维带缠绕后纤维分布均匀，厚度可控，具有较高的比刚度与比强度，优异的轴向承载和传动大扭矩的能力。

Prepreg preheated carbon fiber composite revolving process

【技术实现步骤摘要】
预浸带预热成型的碳纤维复合材料回转件缠绕工艺
：本专利技术涉及一种预浸带预热成型的碳纤维复合材料回转件缠绕工艺。
技术介绍
：碳纤维复合材料回转件作为复合材料制品中十分重要的一个类型，其使用范围十分广泛，在车辆、船舶、航空航天等领域有十分高的应用优势，比如复合材料回转件相较传统金属回转件的比刚度、比强度、耐腐蚀性、耐磨损性都有大大提高。而且振动衰减能力强，噪声低，不导磁，同时具有较强的径向轴向位移补偿能力。目前制作复合材料回转件的常用方法有拉挤成型、拉绕成型、RTM成型以及缠绕成型，其中缠绕成型应用较为广泛。其成本较低，自动化成高度，制造灵活性好包括缠绕铺层角度与制件尺寸大小的改变都很容易，这些优点都使得缠绕成型十分适合回转件的制造。缠绕成型主要分为湿法缠绕和干法缠绕两种，但是湿法缠绕缺点较大包含树脂浪费大，操作环境差、树脂含量及成品质量不易控制、可供湿法缠绕的树脂品种较少。相比较之下干法缠绕能严格控制树脂含量(精确到2％以内)、操作环境干燥且无原材料浪费、能够准确地控制产品的重量并且生产效率高。使用干法缠绕成型的制品纤维分布均匀性、产品一致性都十分高。
技术实现思路
：本专利技术的目的是为了解决现有干法缠绕技术中存在着的温度难控制问题，且缠绕成型所用预浸布切割方法的缺省以及缠绕成型模具缺少加热方式的问题，而提供的一种预浸带预热成型的碳纤维复合材料回转件缠绕工艺。上述的目的通过以下的技术方案实现：预浸带预热成型的碳纤维复合材料回转件缠绕工艺，所述的预浸带预热成型的碳纤维复合材料回转件缠绕工艺通过以下步骤实现：步骤1、预浸布分切处理过程：首先，将卷状预浸布装配在料架上，将预浸布延长边的边缘与位置校准机械结构进行限位固定，然后，使用震动切割刀将预浸布分切为多条预设宽度的预浸带，同时，将分切好的预浸带收入多槽收料滚中，且将相邻预浸带首尾顺次连接的；重复上述步骤直至将所有预浸布分切完成；步骤2、回转件芯模清理及预热过程：首先，使用丙酮清理回转件芯模表面至无杂质附着状态，然后，将在回转件芯模表面均匀涂覆2-3次的环氧树脂脱模剂，最后，将回转件芯模加热至29±1℃；步骤3、回转缠绕过程：当回转件芯模被加热至29±1℃后保持恒温，然后使用复合材料缠绕机，将步骤1中分切出的碳纤维复合材料预浸带按照预定的线型缠绕于回转件芯模的表面，形成碳纤维复合材料层；步骤4、制件真空包覆过程：缠绕完成时停止加热，静置冷却至室温，在形成的碳纤维复合材料表面依次缠绕PTFE脱模布、透气毛毡和真空膜袋，使用密封胶将真空膜袋密封，并进行抽真空操作得到碳纤维复合材料回转件；步骤5、固化脱模过程：首先，待真空负压压力稳定后，使用烘箱将碳纤维复合材料回转件进行热处理固化历程，热处理期间使用旋转装置令试件保持匀速旋转，并冷却至室温得到制件；然后，使用液压脱模机将制件从回转件芯模上脱离；最后，对制件进行切割打磨，得到碳纤维复合材料回转件。有益效果：本专利技术制得的碳纤维复合材料回转件，具有较高的纤维含量，且使用坐标切割机加工的纤维带在缠绕加工后分布均匀，在一定程度上厚度可控，具有较高的比刚度与比强度，优异的轴向承载和传动大扭矩的能力。可以保证其优秀的力学性能，满足回传件所需要的扭转刚度、弯曲刚度。具体实施方式：具体实施方式一：本实施方式的预浸带预热成型的碳纤维复合材料回转件缠绕工艺，所述的预浸带预热成型的碳纤维复合材料回转件缠绕工艺通过以下步骤实现：步骤1、预浸布分切处理过程：首先，将卷状预浸布装配在料架上，将预浸布延长边的边缘与位置校准机械结构进行限位固定，然后，使用震动切割刀将预浸布分切为多条预设宽度的预浸带，其长度为50mm～300mm，同时，将分切好的预浸带收入多槽收料滚中，为保证收料滚中预浸带的相对位置给予预浸带一定张力，且将相邻预浸带首尾顺次连接的；重复上述步骤直至将所有预浸布分切完成；预浸布分切处理步骤中所述分切动作与预浸带收入多槽收料滚动作为同时进行。步骤2、回转件芯模清理及预热过程：首先，使用丙酮清理回转件芯模表面至无杂质附着状态，然后，将在回转件芯模表面均匀涂覆2-3次的环氧树脂脱模剂，最后，将回转件芯模加热至29±1℃；步骤3、回转缠绕过程：当回转件芯模被加热至29±1℃后保持恒温，然后使用复合材料缠绕机，将步骤1中分切出的碳纤维复合材料预浸带按照预定的线型缠绕于回转件芯模的表面，形成碳纤维复合材料层；步骤4、制件真空包覆过程：缠绕完成时停止加热，静置冷却至室温，在形成的碳纤维复合材料表面依次缠绕PTFE脱模布、透气毛毡和真空膜袋，使用密封胶将真空膜袋密封，并进行抽真空操作得到碳纤维复合材料回转件；步骤5、固化脱模过程：首先，待真空负压压力稳定后，使用烘箱将碳纤维复合材料回转件进行热处理固化历程，并且为确保碳纤维复合材料回转件的树脂分布均匀程度，热处理期间使用旋转装置令试件保持匀速旋转，并冷却至室温得到制件；然后，使用液压脱模机将制件从回转件芯模上脱离；最后，对制件进行切割打磨，得到碳纤维复合材料回转件。本专利技术对预浸布的分切制得的预浸带宽度均匀且尺寸精确，对制品的致密性、均匀性、尺寸精度都有十分显著的提高。本专利技术利用的非接触式电磁涡流加热，使模具由内到外升温均匀。该加热工艺方法的温度可控精度可以达到±0.2℃，能有效控制模具温度且能量损耗低于20％。本专利技术对回转件模具的电磁加热工艺方法与传统红外加热相比较具有以下优势：模具是由内到外升温，温度能保持稳定且均匀，在预浸带缠绕时能保证层间气体有效挤出；非接触式电磁涡流加热的温度控制十分精确，温度可控精度可以达到±0.2℃，能保证进行缠绕时树脂的粘度与流动性；能量损耗低于20％，而且在生产制作过程中降低了操作者的安全风险。具体实施方式二：与具体实施方式一不同的是，本实施方式的预浸带预热成型的碳纤维复合材料回转件缠绕工艺，步骤1所述的使用震动切割刀将预浸布分切为多条预设宽度的预浸带时，采用坐标切割机震动切割刀的切割方法将预浸布分切。具体实施方式三：与具体实施方式一或二不同的是，本实施方式的预浸带预热成型的碳纤维复合材料回转件缠绕工艺，步骤1所述的使用震动切割刀将预浸布分切为多条预设宽度的预浸带时，预浸带的预设宽度为4～6mm。具体实施方式四：与具体实施方式三不同的是，本实施方式的预浸带预热成型的碳纤维复合材料回转件缠绕工艺，步骤2所述的将回转件芯模加热至29±1℃时，所采用的加热方法是电磁加热装置进行的电磁加热。具体实施方式五：与具体实施方式一、二或四不同的是，本实施方式的预浸带预热成型的碳纤维复合材料回转件缠绕工艺，步骤3所述的使用复合材料缠绕机将步骤1中分切出的碳纤维复合材料预浸带按照预定的线型缠绕于回转件芯模的表面，形成碳纤维复合材料层时，碳纤维复合材料预浸带缠绕于回转件芯模表面的缠绕张力为35～150N，操作环境为29±1℃。具体实施方式六：与具体实施方式五不同的是，本实施方式的预浸带预热成型的碳纤维复合材料回转件缠绕工艺，步骤3所述的碳纤维复合材料预浸带缠绕于回转件芯模表面的缠绕张力为35～150N具体是指，缠绕操作的初始张力至缠绕操作完毕的张力由大到小降低，且每缠绕一层张力递减1.5N。具体实施方式七：与具体实施方式一、二、四或六不同的是，本实施方式的预浸带预热成型的碳纤维复合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预浸带预热成型的碳纤维复合材料回转件缠绕工艺，其特征是：所述的预浸带预热成型的碳纤维复合材料回转件缠绕工艺通过以下步骤实现：步骤1、预浸布分切处理过程：首先，将卷状预浸布装配在料架上，将预浸布延长边的边缘与位置校准机械结构进行限位固定，然后，使用震动切割刀将预浸布分切为多条预设宽度的预浸带，同时，将分切好的预浸带收入多槽收料滚中，且将相邻预浸带首尾顺次连接的；重复上述步骤直至将所有预浸布分切完成；步骤2、回转件芯模清理及预热过程：首先，使用丙酮清理回转件芯模表面至无杂质附着状态，然后，将在回转件芯模表面均匀涂覆2‑3次的环氧树脂脱模剂，最后，将回转件芯模加热至29±1℃；步骤3、回转缠绕过程：当回转件芯模被加热至29±1℃后保持恒温，然后使用复合材料缠绕机，将步骤1中分切出的碳纤维复合材料预浸带按照预定的线型缠绕于回转件芯模的表面，形成碳纤维复合材料层；步骤4、制件真空包覆过程：缠绕完成时停止加热，静置冷却至室温，在形成的碳纤维复合材料表面依次缠绕PTFE脱模布、透气毛毡和真空膜袋，使用密封胶将真空膜袋密封，并进行抽真空操作得到碳纤维复合材料回转件；步骤5、固化脱模过程：首先，待真空负压压力稳定后，使用烘箱将碳纤维复合材料回转件进行热处理固化历程，热处理期间使用旋转装置令试件保持匀速旋转，并冷却至室温得到制件；然后，使用液压脱模机将制件从回转件芯模上脱离；最后，对制件进行切割打磨，得到碳纤维复合材料回转件。...

【技术特征摘要】
1.一种预浸带预热成型的碳纤维复合材料回转件缠绕工艺，其特征是：所述的预浸带预热成型的碳纤维复合材料回转件缠绕工艺通过以下步骤实现：步骤1、预浸布分切处理过程：首先，将卷状预浸布装配在料架上，将预浸布延长边的边缘与位置校准机械结构进行限位固定，然后，使用震动切割刀将预浸布分切为多条预设宽度的预浸带，同时，将分切好的预浸带收入多槽收料滚中，且将相邻预浸带首尾顺次连接的；重复上述步骤直至将所有预浸布分切完成；步骤2、回转件芯模清理及预热过程：首先，使用丙酮清理回转件芯模表面至无杂质附着状态，然后，将在回转件芯模表面均匀涂覆2-3次的环氧树脂脱模剂，最后，将回转件芯模加热至29±1℃；步骤3、回转缠绕过程：当回转件芯模被加热至29±1℃后保持恒温，然后使用复合材料缠绕机，将步骤1中分切出的碳纤维复合材料预浸带按照预定的线型缠绕于回转件芯模的表面，形成碳纤维复合材料层；步骤4、制件真空包覆过程：缠绕完成时停止加热，静置冷却至室温，在形成的碳纤维复合材料表面依次缠绕PTFE脱模布、透气毛毡和真空膜袋，使用密封胶将真空膜袋密封，并进行抽真空操作得到碳纤维复合材料回转件；步骤5、固化脱模过程：首先，待真空负压压力稳定后，使用烘箱将碳纤维复合材料回转件进行热处理固化历程，热处理期间使用旋转装置令试件保持匀速旋转，并冷却至室温得到制件；然后，使用液压脱模机将制件从回转件芯模上脱离；最后，对制件进行切割打磨，得到碳纤维复合材料回转件。2.根据权利要求1所述的预浸带预热成型的碳纤维复合材料回转件缠绕工艺，其特征在于：步骤1所述的使用震动切割刀将预浸布分切为多条预设宽度的预浸带时，采用坐标切割机震动切割刀的切割方法将预浸布分切。3.根据权利要求1或2所述的预浸带预热成型的碳纤维复合材料回转件缠绕工艺，其特征在于：步骤1所述的使用震动切割刀将预浸布分切为多条预设宽度的预浸带时，预浸带的预设宽度为4～6mm。4.根据权利要求3所述的预浸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长喜，
申请(专利权)人：刘长喜，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23