铆接的碳纤维缠绕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铆接的碳纤维缠绕结构件及其制备的立体框架和应用，所述铆接的碳纤维缠绕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缠绕复合材料管，至少两根构成整体一束，相邻的缠绕管相互接触部位通过铆钉铆接在一起，碳纤维缠绕结构件制备的立体框架。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；采用碳纤维缠绕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。

Riveted carbon fiber winding structure and its three-dimensional frame and Application

The invention discloses a riveted carbon fiber winding structure and a three-dimensional frame and application. The riveted carbon fiber winding structure is a honeycomb shaped composite material tube prepared by continuous carbon fiber, and the honeycomb hole of the honeycomb composite material pipe is a continuous carbon fiber winding composite pipe, at least two components are formed as a whole. The adjacent contact parts of the winding pipes are riveted together by rivets, and a three-dimensional frame made of carbon fiber winding structural parts. The invention is designed according to the thickness and force of the tube, so as to achieve the best performance of the large tensile force of carbon fiber. The solid frame of the carbon fiber winding structure is of light quality, high stiffness and good safety, and can be used as the skeleton of the car, bus and seat.

【技术实现步骤摘要】
铆接的碳纤维缠绕结构件及其制备的立体框架和应用
本专利技术涉及一种铆接的碳纤维缠绕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，提供一种铆接的碳纤维缠绕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：一种铆接的碳纤维缠绕结构件，所述铆接的碳纤维缠绕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缠绕复合材料管，至少两根构成整体一束，相邻的缠绕管相互接触部位通过铆钉铆接在一起，从而使相邻的缠绕管连接在一起，构成整体的蜂窝状复合材料管。所述的碳纤维缠绕结构件制备的立体框架，所述碳纤维缠绕复合材料管构成立体框架，相邻复合材料管之间通过三通或四通接头插接在一起，相邻复合材料管插接在一起的部位构成碳纤维缠绕结构件。所述三通或四通接头上设有与缠绕复合材料管形状相对应的插接头，插接头通身设有碳纤维粘毛勾，碳纤维粘毛勾向插接方向的反向倾斜，复合材料管内部设有一层软纤维粘毛。所述三通或四通接头为碳纤维复合材料接头。所述插接头为轻质合金。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；采用碳纤维缠绕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是碳纤维缠绕结构件的结构示意图。图2是碳纤维缠绕复合材料管的结构示意图。图3是相邻缠绕管连接结构示意图。图4是相邻缠绕管连接过程示意图1。图5是相邻缠绕管连接过程示意图2.图6是立体框架的结构示意图。图7是三通接头结构示意图。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，一种铆接的碳纤维缠绕结构件，所述铆接的碳纤维缠绕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缠绕复合材料管1，至少两根构成整体一束，纤维缠绕方法与高压钢丝胶管中钢丝的缠绕方法一样，相邻的缠绕管相互接触部位通过铆钉2铆接在一起，从而使相邻的缠绕管连接在一起，构成整体的蜂窝状复合材料管。如图4和图5所示，相邻的缠绕复合材料管铆接的方法为：取一个芯管3，芯管3两侧分别设有凹槽4或多个孔，将芯管3插入预浸复合材料管，在预浸复合材料管上与凹槽4或孔对应的位置插入铆钉2，铆钉2为碳纤维复合材料做成的，在常温时为硬的，再取一个芯管3，将芯管3插入另一个复合材料管内，将这个复合材料管与上一个复合材料管放一起，并使铆钉2的另一头也插入这个复合材料管内，然后加热，分别转动两个芯管3，铆钉2加热软化，两个复合材料管加热固化，从而将相邻的复合材料管铆接在一起，最后抽出两个芯管3。如图6所示，所述的碳纤维缠绕结构件制备的立体框架，所述碳纤维缠绕复合材料管1构成立体框架5，相邻复合材料管之间通过三通接头6或四通接头插接在一起，相邻复合材料管插接在一起的部位构成碳纤维缠绕结构件。如图7所示，所述三通接头6或四通接头上设有与缠绕复合材料管形状相对应的插接头7，插接头7通身设有碳纤维粘毛勾8，碳纤维粘毛勾8向插接方向的反向倾斜，复合材料管内部设有一层软纤维粘毛，三通接头6或四通接头为碳纤维复合材料接头，插接头7为轻质合金。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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铆接的碳纤维缠绕结构件，其特征在于：所述铆接的碳纤维缠绕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缠绕复合材料管，至少两根构成整体一束，相邻的缠绕管相互接触部位通过铆钉铆接在一起，从而使相邻的缠绕管连接在一起，构成整体的蜂窝状复合材料管。

【技术特征摘要】
1.一种铆接的碳纤维缠绕结构件，其特征在于：所述铆接的碳纤维缠绕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缠绕复合材料管，至少两根构成整体一束，相邻的缠绕管相互接触部位通过铆钉铆接在一起，从而使相邻的缠绕管连接在一起，构成整体的蜂窝状复合材料管。2.根据权利要求1所述的碳纤维缠绕结构件制备的立体框架，其特征在于：所述碳纤维缠绕复合材料管构成立体框架，相邻复合材料管之间通过三通或四通接头插接在一起，相邻复合材料管插接在一起的部位构成碳纤维缠绕结构件。3.根据权利要求2所述的立体框架，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马钰尧，胡一匡，张一平，
申请(专利权)人：郑州吉田专利运营有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41