碳纤维复合材料的漂移室内筒及其制造方法技术

碳纤维复合材料的漂移室内筒及其制造方法，它涉及一种漂移室内筒及其制造方法，该筒体特别适用于探测器的漂移室内。本发明专利技术解决了现有技术中无法用碳纤维复合材料制造出重量轻、强度高薄壁的漂移室内筒的问题。漂移室内筒由碳纤维复合材料筒（２）和铝箔屏蔽层（３）组成，所述的铝箔屏蔽层（３）分别粘附在碳纤维复合材料筒（２）的内外表面上。本方法的步骤为：制备芯模并粘贴铝箔、制备单向碳纤维预浸带、漂移室内筒筒体成型并固化、漂移室内筒外表面粘贴铝箔并固化、脱模及机械加工。本发明专利技术所提供的漂移室内筒具有重量轻、强度高、模量高、可靠性好的优点，而且较易于制造加工，完全适合应用在探测器上；利用本发明专利技术方法制成的漂移室内筒具有极其良好的性能指标。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种漂移室内筒及其制造方法，该筒体特别适用于BESIII 探测器的漂移室内。
技术介绍
北京正负电子对撞机是研究基本粒子的结构与运动规律的先进仪器，它 由直线注入器、储存环、探测器和北京同步辐射装置(BSRF)组成。正负电 子进入注入器后加速并在储存环磁场作用下分道扬镳，能量达到一定要求后 在环内指定区域发生对撞。在对撞点处设有一台探测器，简称北京谱仪(BES)， 是我国自行设计和研制的大型粒子物理实验装置；用以探测碰撞后产生的各 种粒子种类、径迹、能量及动量，最后再由计算中心进行分析处理。北京正 负电子对撞机和北京谱仪是当今世界上运行在2-5GeV能区专门从事t -粲物 理研究的唯一的一台对撞机和谱仪。漂移室位于探测器的核心部位，分为内 室和外室两部分。内室和外室共要布丝28936根，其端面板要承载约3. 5吨 丝的张力。为了保证丝张力的一致性，在内室和外室的布丝过程中采用预应 力的方法。在未布丝前，通过预应力杆模拟丝的张力，使端面板产生的预变 形与布完丝后的变形一致。在布丝过程中，卸去与已布丝张力相等的预应力。 漂移室内的工作气体为氦基混合气体，漂移室内筒位于漂移室的核心区域。 现有技术中没能提供一种应用于探测器上且具有重量轻、强度高、薄壁的碳 纤维复合材料漂移室内筒。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中无法用碳纤维复合材料制造出重量轻、强度 高、薄壁的漂移室内筒的问题，进而提供了一种碳纤维复合材料的漂移室内 筒及其制造方法。本专利技术的技术方案是碳纤维复合材料的漂移室内筒由碳纤维复合材料筒和铝箔屏蔽层组成，所述的铝箔屏蔽层分别粘附在碳纤维复合材料筒的内外表面上。碳纤维复合材料的漂移室内筒的制造方法是按以下步骤实现的 一、制 备漂移室内筒筒体芯模，在漂移室内筒筒体芯模外表面上喷涂一层用丙酮稀释的环氧树脂胶液后再粘贴一层厚度为0. 04 0. 06mm的铝箔，再在铝箔表面 均匀喷涂一层粘接剂；二、单向碳纤维预浸带的制备将环氧树脂与芳胺固 化剂、咪唑促进剂按重量比1: (0.4 0. 5): (0.05 0.01)的比例混合制成 胶液，将上述胶液制成薄胶膜，再将单向碳纤维铺放在薄胶膜上制成单向碳 纤维预浸带；三、漂移室内筒筒体成型将歩骤一中粘贴铝箔的漂移室内筒 筒体芯模上依次环向缠绕1层碳纤维、铺放2 3层步骤二中制备的单向碳纤 维预浸带、环向缠绕l层碳纤维，单向碳纤维预浸带的碳纤维方向与轴向平 行；四、固化；五、漂移室内筒外表面铝箔的粘贴将完成步骤四的漂移室 内筒筒体的外表面机械加工后，均匀喷涂一层粘接剂，粘贴一层厚度为 0.04 0.06mm的铝箔并固化；六、漂移室内筒整体脱模；七、将完成步骤六 的漂移室内筒的筒体进行机械加工。 本专利技术具有以下有益效果本专利技术所提供的碳纤维复合材料的漂移室内筒具有重量轻、整体强度高、 模量高、可靠性好的优点，而且易于制造加工，完全适合应用在北京正负电 子对撞机重大改造工程(BEPCn)中BESIII探测器的漂移室内。本专利技术所提供的碳纤维复合材料的漂移室内筒的制造方法能够制造出重 量轻、强度高、模量高、可靠性好的漂移室内筒。利用本专利技术方法制成的漂 移室内筒具有极其良好的性能指标:漂移室内筒在500Kg轴向受力的情况下， 内筒的轴向变形小于0. 05mra;导磁率为1. 005;漂移室内筒在1. 1个大气压 下保压8小时，压力下降不大于5%。；在1. 1个大气压下无漏气。利用本发 明方法制造的漂移室内筒完全可以承载内室8个信号单元层的全部丝的 300Kg左右的张力。在北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)中，本 次北京谱仪(BES)的升级改进为第二次，第二次升级后的北京谱仪为BESIII。 BESIII漂移室内筒是前所未有的；BESIII漂移室内筒是BESIII漂移室内室 的主要构件。是BESI11漂移室的重要部件。该产品的研制成功保证了 BESIII 漂移室的成功建造。附图说明图l是本专利技术的漂移室内筒的主视图，图2是图1左视图，图3是图1 的A-A剖面放大图。具体实施方式具体实施方式一如图1、图2和图3所示，本实施方式的碳纤维复合材料的漂移室内筒由碳纤维复合材料筒2和铝箔屏蔽层3组成，所述的铝箔 屏蔽层3分别粘附在碳纤维复合材料筒2的内外表面上。漂移室内筒位于漂 移室的核心区域，长774mm，内径(H26腿，壁厚为lmm厚，筒体材料为碳纤 维复合材料。漂移室内筒的内、外表面粘贴有的铝箔用来保持与连接环电导 通；两端止口端面的距离774土0.08，两止口端面对轴线的垂直度0. 1 。具体实施方式二如图3所示，本实施方式所述的碳纤维复合材料筒2 由碳纤维环向缠绕层4和单向碳纤维预浸带轴向铺放层5组成，所述的碳纤 维环向缠绕层4分别粘附在单向碳纤维预浸带轴向铺放层5的内外表面上。 采用这样的结构，极大增强了漂移室内筒筒体整体的强度和轴向抗压能力。 其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。具体实施方式三如图1所示，本实施方式所述的碳纤维复合材料漂移 室内筒的壁厚为l mm。采用这样的结构，为了减轻漂移室内筒筒体的质量， 便于碰撞粒子通过。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。具体实施方式四如图1和图2所示，本实施方式所述的碳纤维复合材 料漂移室内筒的两端的外壁上分别设有台肩6，在所述的台肩6上沿圆周均 布设有四个圆孔1。采用这样的结构，便于漂移室内筒筒体的安装使用。其 它组成和连接关系与具体实施方式一相同。具体实施方式五本实施方式的碳纤维复合材料漂移室内筒的制造方法 是按照以下步骤实现的 一、制备漂移室内筒筒体芯模，在漂移室内筒筒体芯模外表面上喷涂一层用丙酮稀释的环氧树脂胶液后再粘贴一层厚度为0.04 0.06mm的铝箔，再在铝箔表面均匀喷涂一层粘接剂；二、单向碳纤维预浸带的制备将环氧树脂与芳胺固化剂、咪唑促进剂按重量比1: (0.4 0.5): (0.05 0.01)的比例混合制成胶液，将上述胶液制成薄胶膜，再将单向碳纤维铺放在薄胶膜上制成单向碳纤维预浸带；三、漂移室内筒筒体成型:将步骤一中粘贴铝箔的漂移室内筒筒体芯模上依次环向缠绕一层碳纤维、铺 放二 三层步骤二中制备的单向碳纤维预浸带、环向缠绕一层碳纤维，单向碳纤维预浸带的碳纤维方向与轴向平行；四、固化；五、漂移室内筒外表面 铝箔的粘贴将完成步骤四的漂移室内筒筒体的外表面机械加工后，均匀喷涂一层粘接剂，粘贴一层厚度为0.04 0.06mm的铝箔并固化；六、漂移室内 筒整体脱模；七、将完成步骤六的漂移室内筒的筒体进行机械加工。本实施 方式所制造出的漂移室内筒的碳纤维含量54 60% (按体积百分比)。在步 骤四中固化制度为120°C/2h 160°C/6h，自然冷却至室温。在步骤五中固 化制度为9(TC/4h，自然冷却至室温。完成上述各程序后，按要求进行轴压 试验，对漂移室内筒进行总体检验、包装、运输、使用。本实施方式采用的单向碳纤维预浸带的碳纤维方向与轴向平行((T单向 碳纤维预浸带铺放)加碳纤维环向缠绕的方法。由于漂移室内筒的壁厚很薄 (lmm)，为了减少筒壁铺层的耦合效应，在成型过程中必须严格控制纤维缠 绕层及铺放层的厚度；另外为了更有效地提高内筒的轴向刚度，碳纤维的铺 放方向非本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维复合材料的漂移室内筒，其特征在于它由碳纤维复合材料筒（２）和铝箔屏蔽层（３）组成，所述的铝箔屏蔽层（３）分别粘附在碳纤维复合材料筒（２）的内外表面上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高巨龙，赵洪斌，路明坤，娄小杰，陈辉，侯涤洋，何东晓，赵家宇，栾世琳，
申请(专利权)人：哈尔滨玻璃钢研究院，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]