一种泵用碳纤维聚醚醚酮复合材料泵体及叶轮一体成型的制造方法技术

本发明专利技术提供一种泵用碳纤维聚醚醚酮复合材料泵体及叶轮一体成型的制造方法。本发明专利技术包括如下步骤：将碳纤维散丝浸入润湿分散剂中10‑15分钟，之后使用切丝机将浸润后的碳纤维散丝短切至预设长度；在热熔釜中，将聚醚醚酮原料加热到360℃‑380℃，使之变为熔融状态，保持5‑6分钟；将碳纤维短切丝与熔融状态聚醚醚酮按照预设比例混合，通过搅拌器进行搅拌，之后静置预设时间；将制备的材料通过3D打印或是注塑成型的方法进行泵体的一体成型制作以及叶轮的一体成型制作。本发明专利技术极大的降低了复合材料泵体及叶轮成型工艺的复杂程度，一体成型、无熔接或螺栓紧固连接问题，增强了泵体及叶轮结构强度，避免出现结构强度低、承压变形、开裂、泄漏等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种泵用碳纤维聚醚醚酮复合材料泵体及叶轮一体成型的制造方法
本专利技术涉及一种泵用碳纤维聚醚醚酮复合材料泵体及叶轮一体成型的制造方法。
技术介绍
泵是一种通用机械，种类多、应用广。目前舰船、高铁上使用的泵普遍采用金属材质，金属材质的泵存在振动大、噪音大、重量相对较重等问题。而舰船、高铁上用泵的要求是高强度、低振动、低噪音、重量越轻越好。碳纤维聚醚醚酮增强复合材料泵恰好满足了高强度、低振动、低噪音、重量轻的要求。碳纤维聚醚醚酮增强复合材料泵的主要部件泵体和叶轮采用碳纤维聚醚醚酮增强复合材料，是提高强度、降低振动和噪音、减轻重量的关键部件。目前碳纤维聚醚醚酮增强复合材料泵体、叶轮是采用分体结构分别成型后，再采用熔接或螺栓紧固的方式连接成为一体，造成制造工艺复杂、结构强度低、容易出现承压变形、开裂、泄漏等问题。
技术实现思路
根据上述提出的技术问题，而提供一种泵用碳纤维聚醚醚酮复合材料泵体及叶轮一体成型的制造方法。本专利技术采用的技术手段如下：一种泵用碳纤维聚醚醚酮复合材料泵体及叶轮一体成型的制造方法，包括如下步骤：步骤1、材料的配置与制作：步骤11、将碳纤维散丝浸入润湿分散剂中10-15分钟，之后使用切丝机将浸润后的碳纤维散丝短切至预设长度；步骤12、在热熔釜中，将聚醚醚酮原料加热到360℃-380℃，使之变为熔融状态，保持5-6分钟；步骤13、将碳纤维短切丝与熔融状态聚醚醚酮按照预设比例混合，通过搅拌器进行搅拌，之后静置预设时间；步骤2、步骤13获得的材料通过3D打印或是注塑成型的方法进行泵体的一体成型制作以及叶轮的一体成型制作。进一步地，所述润湿分散剂包括BYK-W555助剂。进一步地，当使用3D打印的方法时，所述步骤11中，碳纤维散丝的长度为1mm-1.2mm；所述步骤13具体包括：碳纤维短切丝与熔融状态聚醚醚酮按32:68比例混合，使用三叶搅拌器，在300-350转/分钟的转速下搅拌30分钟。进一步地，当使用3D打印的方法时，所述步骤13中，通过搅拌器进行搅拌，静置预设时间后，还包括如下步骤：静置5分钟后加真空除气泡，在真空度小于20毫巴的状态下保持30分钟。进一步地，当使用3D打印的方法时，所述步骤2具体包括如下步骤：步骤a21、使用挤压机将步骤13得到的材料按直径2mm规格挤压成条形匝态；步骤a22、将已经制作好的条形匝态的碳纤维聚醚醚酮增强复合材料装载到3D打印机上，从计算机中读取待打印的泵体3D图纸；3D打印机预热后，开始打印泵体，打印过程中的打印顺序为泵体入口法兰、出口法兰和蜗壳、连接法兰；步骤a23、从计算机中读取待打印的叶轮3D图纸；3D打印机预热后，开始打印叶轮，打印过程中的打印顺序为：首先打印叶轮轴套的底部，完成叶轮轴套的打印后开始打印叶轮后盖板的背叶片，接下来打印叶轮后盖板，完成叶轮后盖板的打印后，开始打印叶轮叶片，叶轮叶片打印到出口高度后，开始同时打印叶轮前盖板和叶轮叶片，完成叶轮前盖板的打印后，最后开始打印叶轮口环，直至整个叶轮打印完成。进一步地，当使用注塑成型的方法时，所述步骤11中，碳纤维散丝的长度为1.8mm-2mm；所述步骤13具体包括：碳纤维短切丝与熔融状态聚醚醚酮按35:65的比例混合，使用三叶搅拌器，在300-350转/分钟的转速下搅拌45分钟后，静置排气泡30分钟。进一步地，当使用注塑成型的方法时，所述步骤2具体包括如下步骤：步骤b21、将步骤13得到的材料加热或装载到注塑机中；步骤b22、注塑前，使用脱模剂涂刷模具和活动型芯表面，模具和型芯表面挥发晾干后合模；步骤b23、采用800-1000吨压力的注塑机将装载熔融状态的碳纤维聚醚醚酮增强复合材料注入模具中；步骤b24、温度低于360℃后，泵体逐渐冷却凝固；待温度低于70摄氏度后，启动脱模步骤；步骤b25、脱模后加工法兰、止口。进一步地，泵体注塑用模具包括上部模具、下部模具和设置于模具内部的内部型芯，所述内部型芯包括固定式型芯和活动式型芯，所述步骤b24脱模过程具体包括如下步骤：将泵体入口侧的上部模具脱模；将泵体连接法兰侧的下部模具脱模；将泵体连接法兰侧的固定型芯脱模；将泵体蜗壳内的活动型芯脱模；将泵体蜗壳内上部的活动型芯脱模；将泵体蜗壳内上部的活动型芯脱模；将泵体蜗壳内的活动型芯脱模；将泵体入口内的固定型芯脱模。进一步地，叶轮注塑用模具包括上部模具、下部模具和设置于模具内部的活动型芯，所述步骤b24脱模过程具体包括如下步骤：将叶轮前盖板侧的上部模具脱模；将叶轮后盖板侧的下部模具脱模将叶轮入口处的活动型芯脱模；将叶轮流道内的多个活动型芯逐个脱模。进一步地，制件与模具的脱模角度在2.0-2.5度之间。由于采用了上述技术方案，本专利技术提供的一种泵用碳纤维聚醚醚酮复合材料泵体及叶轮一体成型的制造方法，极大的降低了泵用碳纤维聚醚醚酮增强复合材料泵体及叶轮成型工艺的复杂程度，一体成型、无熔接或螺栓紧固连接问题，增强了泵体及叶轮结构强度，避免出现结构强度低、承压变形、开裂、泄漏等问题。使用该方法生产制造的碳纤维聚醚醚酮复合材料泵体及叶轮的耐温不变形温度最高可达280℃，适用舰船和高铁用泵的全部运行工况。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术泵体3D打印示意图。图2为泵体的另一视角3D打印示意图。图3为本专利技术中泵体注塑成型示意图。图4为本专利技术中叶轮3D打印示意图。图5为本专利技术中叶轮3D打印主视图。图6为本专利技术中叶轮注塑成型示意图。图中，1、入口法兰；2、出口法兰；3、蜗壳；4、连接法兰；5、上部模具；6、下部模具；7、固定型芯；8、固定型芯；9、活动型芯；10、活动型芯；11、活动型芯；12、活动型芯；13、叶轮口环；14、叶轮前盖板；15、叶轮叶片；16、叶轮后盖板；17、叶轮轴套；18、上部模具；19、叶轮前盖板；20、活动型芯；21、活动型芯；22、叶轮后盖板；23、下部模具。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本实施例公开的泵用碳纤维聚醚醚酮增强复合材料泵体及叶轮一体成型的制造方法，具体方案是：使用3D打印技术和注塑成型技术，实现碳纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泵用碳纤维聚醚醚酮复合材料泵体及叶轮一体成型的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1、材料的配置与制作：/n步骤11、将碳纤维散丝浸入润湿分散剂中10-15分钟，之后使用切丝机将浸润后的碳纤维散丝短切至预设长度；/n步骤12、在热熔釜中，将聚醚醚酮原料加热到360℃-380℃，使之变为熔融状态，保持5-6分钟；/n步骤13、将碳纤维短切丝与熔融状态聚醚醚酮按照预设比例混合，通过搅拌器进行搅拌，之后静置预设时间；/n步骤2、步骤13获得的材料通过3D打印或是注塑成型的方法进行泵体的一体成型制作以及叶轮的一体成型制作。/n

【技术特征摘要】
1.一种泵用碳纤维聚醚醚酮复合材料泵体及叶轮一体成型的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、材料的配置与制作：
步骤11、将碳纤维散丝浸入润湿分散剂中10-15分钟，之后使用切丝机将浸润后的碳纤维散丝短切至预设长度；
步骤12、在热熔釜中，将聚醚醚酮原料加热到360℃-380℃，使之变为熔融状态，保持5-6分钟；
步骤13、将碳纤维短切丝与熔融状态聚醚醚酮按照预设比例混合，通过搅拌器进行搅拌，之后静置预设时间；
步骤2、步骤13获得的材料通过3D打印或是注塑成型的方法进行泵体的一体成型制作以及叶轮的一体成型制作。


2.根据权利要求1所述的泵用碳纤维聚醚醚酮复合材料泵体及叶轮一体成型的制造方法，其特征在于，所述润湿分散剂包括BYK-W555助剂。


3.根据权利要求1所述的泵用碳纤维聚醚醚酮复合材料泵体及叶轮一体成型的制造方法，其特征在于，当使用3D打印的方法时，所述步骤11中，碳纤维散丝的长度为1mm-1.2mm；所述步骤13具体包括：碳纤维短切丝与熔融状态聚醚醚酮按32:68比例混合，使用三叶搅拌器，在300-350转/分钟的转速下搅拌30分钟。


4.根据权利要求1所述的泵用碳纤维聚醚醚酮复合材料泵体及叶轮一体成型的制造方法，其特征在于，当使用3D打印的方法时，所述步骤13中，通过搅拌器进行搅拌，静置预设时间后，还包括如下步骤：静置5分钟后加真空除气泡，在真空度小于20毫巴的状态下保持30分钟。


5.根据权利要求1～4任一项所述的泵用碳纤维聚醚醚酮复合材料泵体及叶轮一体成型的制造方法，其特征在于，当使用3D打印的方法时，所述步骤2具体包括如下步骤：
步骤a21、使用挤压机将步骤13得到的材料按直径2mm规格挤压成条形匝态；
步骤a22、将已经制作好的条形匝态的碳纤维聚醚醚酮增强复合材料装载到3D打印机上，从计算机中读取待打印的泵体3D图纸；3D打印机预热后，开始打印泵体，打印过程中的打印顺序为泵体入口法兰、出口法兰和蜗壳、连接法兰；
步骤a23、从计算机中读取待打印的叶轮3D图纸；3D打印机预热后，开始打印叶轮，打印过程中的打印顺序为：首先打印叶轮轴套的底部，完成叶轮轴套的打印后开始打印叶轮后盖板的背叶片，接下来打印叶轮后盖板，完成叶轮后盖板的打印后，开始打印叶轮叶片，叶轮叶片打印到出口高度后，开始同时打印叶轮前盖板和叶轮叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷艾伯特，
申请(专利权)人：殷艾伯特，
类型：发明
国别省市：辽宁;21