一种PBO纤维复合材料镗杆及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种PBO纤维复合材料镗杆及其制备方法。该PBO纤维复合材料镗杆包括杆芯和包覆在杆芯上的PBO纤维复合材料层，所述PBO纤维复合材料层包括树脂基体和PBO纤维，PBO纤维的质量为复合材料质量的45～65％。本发明专利技术提供的PBO纤维复合材料镗杆，以有机PBO纤维复合材料和杆芯复合作为镗杆的主体材料，其在高强度、高模量的基础上，同时具有优良的抗冲击性和尺寸稳定性，经试验证明，其在增加镗杆刚度、抗震性的基础上，可有效提高镗杆的转速，延长镗杆的使用寿命，实现了镗杆品质的全面提升，提高了镗削加工效率和质量。

PBO fiber composite boring bar and preparation method thereof

The invention relates to a PBO fiber composite boring bar and a preparation method thereof. The PBO fiber composite boring bar consists of a rod core and a PBO fiber composite layer coated on the core. The PBO fiber composite layer includes a resin matrix and a PBO fiber, and the mass of the PBO fiber is 45 to 65% of the mass of the composite. The PBO fiber composite boring bar is used as the main material of the boring bar with the organic PBO fiber composite material and the rod core composite. On the basis of high strength and high modulus, it has excellent impact resistance and dimensional stability. It is proved to be effective on the basis of increasing the rigidity and seismic resistance of the boring bar. The speed of boring bar is increased, the service life of boring bar is prolonged, the quality of boring bar is improved comprehensively, and the efficiency and quality of boring are improved.

【技术实现步骤摘要】
一种PBO纤维复合材料镗杆及其制备方法
本专利技术属于镗杆领域，具体涉及一种PBO纤维复合材料镗杆及其制备方法。
技术介绍
镗杆是深孔加工镗削工艺中的主要承载部件之一，多用于工件内孔的成型加工。在镗削加工中，切削力多为不均匀力，而镗杆的刚度有限，使得加工过程中镗杆很容易产生振动，导致工件的加工质量和精度难以得到保证。传统的全金属制备的镗杆，其质量较重，而且抗震性能不能满足现阶段镗削工艺的加工要求。公布号为CN104923814A的专利申请公开了一种带支撑分段复合结构阻尼减震镗杆，该镗杆的减震部分主要采用碳纤维增强复合材料。碳纤维复合材料具有弹性模量大、受力变形小的特点，能够很好的减小振动。然而，镗削加工过程中，振动和不均匀受力不可避免，在该种工况下，碳纤维复合材料脆性较大的不足得以放大，导致以碳纤维复合材料为主体制备镗杆的转速难以得到有效提升，镗杆的使用寿命也无法得到保障。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种PBO纤维复合材料镗杆，从而解决现有碳纤维复合材料镗杆存在的转速受限、使用寿命短的问题。本专利技术的第二个目的在于提供上述PBO纤维复合材料镗杆的制备方法。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种PBO纤维复合材料镗杆，包括杆芯和包覆在杆芯上的PBO纤维复合材料层，所述PBO纤维复合材料层包括树脂基体和PBO纤维，PBO纤维的质量为复合材料质量的45～65％。PBO纤维为聚对苯撑苯并二噁唑纤维，属于有机纤维中的一种。本专利技术提供的PBO纤维复合材料镗杆，以有机PBO纤维复合材料和杆芯复合作为镗杆的主体材料，其在高强度、高模量的基础上，同时具有优良的抗冲击性和尺寸稳定性，经试验证明，其在增加镗杆刚度、抗震性的基础上，可有效提高镗杆的转速，延长镗杆的使用寿命，实现了镗杆品质的全面提升，提高了镗削加工效率和质量。所述树脂基体可采用环氧树脂，其具有优良的粘结性和耐热性。所述PBO纤维复合材料镗杆还包括通过粘结剂层固定粘结在所述PBO纤维复合材料层外表面上的金属套筒。通过该种复合镗杆结构的设置，可以利用最外层的金属套筒增加装卡刚度，有利于进一步消除振动。所述杆芯为不锈钢材料。所述粘结剂层为环氧胶粘剂。所述金属套筒可选择硬质合金或不锈钢材料。所述金属套筒、PBO纤维复合材料层、杆芯的厚度比例为1：(3-4)：10。进一步采用上述优选方案制备的镗杆，各层之间相互支持，可使PBO纤维复合材料的特性得以充分发挥，使镗杆具有转速高、寿命寿命长、安全系数高、刚度大、抗震性高、耐热耐腐蚀等特性，实现镗杆性能的全面提升。本专利技术的PBO纤维复合材料镗杆的制备方法所采用的技术方案是：一种PBO纤维复合材料镗杆的制备方法，包括：将浸有基体树脂的PBO纤维缠绕在杆芯上，固化，即在杆芯的表面上形成PBO纤维复合材料层。缠绕时，对PBO纤维施加张力，张力的大小为PBO纤维拉伸强度的7％～9％。利用粘结剂将金属套筒粘结在PBO纤维复合材料层的外表面上，即得所述镗杆。所述杆芯的外表面粗糙度为6～7，所述金属套筒的内表面粗糙度为6～7。通过以上粗糙度的设计，可增强PBO纤维复合材料层与杆芯、金属套筒的界面性能，提高镗杆整体结构的稳定性。本专利技术的PBO纤维复合材料镗杆的制备方法，利用缠绕成型工艺在杆芯上制备PBO纤维复合材料，工艺简单易行，适合大规模工业化生产，所得镗杆的品质高，具有广阔的市场潜力。附图说明图1为本专利技术的PBO纤维复合材料镗杆的结构示意图；图2为图1的镗杆的截面图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的实施方式作进一步说明。以下实施例中，PBO纤维的密度为1.56g/cm3，拉伸强度为5.8GPa，弹性模量为280～380GPa，分解温度为650℃；树脂基体为三官能度环氧树脂TDE-85：AFG-90＝80-90：10:20，芳香胺固化剂DDS：DET-DA＝80-90：10-20，低粘度脂肪族环氧化合物为活性稀释剂。镗杆的结构示意图如图1～图2所示，包括由内到外依次设置的空心不锈钢杆芯3、PBO纤维复合材料层4、粘结剂层2及金属套筒1。实施例1本实施例的PBO纤维复合材料镗杆，包括由内到外依次设置的空心不锈钢杆芯、PBO纤维复合材料层、粘结剂层及金属套筒，空心不锈钢杆芯的外径为20mm，金属套筒、PBO纤维复合材料层、杆芯的厚度比例为1：3.5：10，PBO纤维复合材料层由PBO纤维和树脂基体组成，PBO纤维的质量为PBO纤维复合材料质量的55％。本实施例的PBO纤维复合材料镗杆的制备方法，包括以下步骤：1)将PBO纤维丝束通过盛装有基体树脂的浸胶槽浸胶，形成胶纱，胶槽温度为60℃；2)采用环向缠绕方式将胶纱缠绕在杆芯上，缠绕时，对PBO纤维施加张力，张力的大小为PBO纤维拉伸强度的8％，缠绕后得到PBO纤维预成型体；3)将PBO纤维预成型体放入热压罐中，在75℃固化1h，升温到130℃固化2h，再升温到175℃固化2h，再升温到195℃固化2h，形成PBO纤维复合材料层；4)在PBO纤维复合材料层的表面上使用环氧胶粘剂粘结金属套筒，即得。步骤4)中，外层金属套筒的厚度可比规定尺寸多0.5mm，方便镗杆各层装配完，再对其磨削达到要求厚度，确保镗杆精度。不锈钢钢芯的外表面粗糙度为6.4，不锈钢金属套筒的内表面粗糙度为6.4，以增强与PBO纤维复合材料层的界面性能。不锈钢金属套筒的内表面粗糙度为0.8。实施例2本实施例的PBO纤维复合材料镗杆，包括由内到外依次设置的空心不锈钢杆芯、PBO纤维复合材料层、粘结剂层及金属套筒，规格同实施例1，PBO纤维复合材料层由PBO纤维和树脂基体组成，PBO纤维的质量为PBO纤维复合材料质量的45％。本实施例的PBO纤维复合材料镗杆可参考实施例1的制备方法进行制备。实施例3本实施例的PBO纤维复合材料镗杆，包括由内到外依次设置的空心不锈钢杆芯、PBO纤维复合材料层、粘结剂层及金属套筒，规格同实施例1，PBO纤维复合材料层由PBO纤维和树脂基体组成，PBO纤维的质量为PBO纤维复合材料质量的65％。本实施例的PBO纤维复合材料镗杆可参考实施例1的制备方法进行制备。在本专利技术的其他实施例中，步骤2)的缠绕成型工艺可选择其他缠绕线型，如螺旋缠绕、平面缠绕，相关的缠绕方法可采用现有技术。本专利技术的镗杆的转速、使用寿命远优于碳纤维复合材料镗杆，且镗杆的刚度大、抗震性高、耐热耐腐蚀，各项性能较碳纤维复合材料镗杆有了全面提升，极大程度提高了镗杆的品质，进而有利于提高镗削工艺的加工质量和加工效率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PBO纤维复合材料镗杆，包括杆芯，其特征在于，还包括包覆在杆芯上的PBO纤维复合材料层，所述PBO纤维复合材料层包括树脂基体和PBO纤维，PBO纤维的质量为复合材料质量的45～65％。

【技术特征摘要】
1.一种PBO纤维复合材料镗杆，包括杆芯，其特征在于，还包括包覆在杆芯上的PBO纤维复合材料层，所述PBO纤维复合材料层包括树脂基体和PBO纤维，PBO纤维的质量为复合材料质量的45～65％。2.如权利要求1所述的PBO纤维复合材料镗杆，其特征在于，所述PBO纤维复合材料镗杆还包括通过粘结剂层固定粘结在所述PBO纤维复合材料层外表面上的金属套筒。3.如权利要求2所述的PBO纤维复合材料镗杆，其特征在于，所述金属套筒、PBO纤维复合材料层、杆芯的厚度比例为1：(3-4)：10。4.一种如权利要求1所述的PBO纤维复合材料镗杆的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁宁纳，郭海伟，王一麦，孙一凯，李璐，邵海磊，乔月月，薛海霞，张廉，李俊娇，张征，
申请(专利权)人：郑州四维特种材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南,41