一种复合材料压力容器的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种复合材料压力容器的制造方法，复合材料压力容器包括内衬、纤维缠绕复合材料层及介质进出口，介质进出口与复合材料压力容器内外相连通，包括步骤S1至步骤S6。本发明专利技术的制造方法通过设置金属内衬被电化学腐蚀的危险，通过在金属内衬和复合材料相互邻接的层间加入变形协调层不仅可以避免金属内衬被电化学腐蚀，而且可以提高金属内衬和复合材料的粘接效果，改善金属内衬的受力状态，提高压力容器，如本发明专利技术所述的气瓶的整体性能；采用在复合材料层间铺覆变形协调层的方式，能够显著提高纤维缠绕复合材料的层间效果，可有效提高压力容器的耐疲劳和抗爆破的性能，同时保护了金属内衬免受电化学腐蚀的危险。保护了金属内衬免受电化学腐蚀的危险。保护了金属内衬免受电化学腐蚀的危险。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料压力容器的制造方法


[0001]本专利技术属于压力容器制造方法
，更具体地说，尤其涉及一种复合材料压力容器的制造方法。

技术介绍

[0002]复合材料压力容器具有重量轻、耐腐蚀性好、可设计性强、失效时无杀伤性碎片产生等许多优点，已广泛应用于航空航天、船舶、汽车、抢险救生、医疗卫生等诸多领域。
[0003]纤维缠绕复合材料成型的压力容器，其制作工艺一般采用经树脂浸渍过的纤维材料在内衬上进行纵向及环向交替连续缠绕，然后固化成型。内衬的设置是在缠绕过程中起芯模和骨架的作用。外层的复合材料层是内压载荷的主要承受层，由连续纤维经纵向或环向交替缠绕成型，固化后成为一种多层的各向异性结构。因此，复合材料层的层间行为是影响其整体性能发挥的关键。早在20世纪40年代，复合材料压力容器首次在美国军用飞机上使用；随后，国内外许多制造公司，对其进行了大量研究和开发工作，较好的解决了复合材料压力容器设计制作的技术问题。但是，随着压力容器工作压力和使用要求的提高，目前的设计制造方法较难发挥复合材料层的整体性能，纤维纵向与环向交替缠绕成型的方式，其层间效果差、层与层之间协同效应低，导致压力容器的制成品耐压强度低，耐疲劳及耐爆破性能差，无法满足先进的复合材料压力容器耐高压的技术要求。
[0004]但是随着压力容器工作压力和使用要求的提高，目前的设计制造方法较难发挥复合材料层的整体性能，纤维纵向与环向交替缠绕成型的方式，其层间效果差、层与层之间协同效应低，导致压力容器的制成品耐压强度低，耐疲劳及耐爆破性能差，无法满足先进的复合材料压力容器耐高压的技术要求，因此我们需要提出一种复合材料压力容器的制造方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，采用在复合材料层间铺覆变形协调层的方式，能够显著提高纤维缠绕复合材料的层间效果，可有效提高压力容器的耐疲劳和抗爆破的性能，同时保护了金属内衬免受电化学腐蚀的危险，而提出的一种复合材料压力容器的制造方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种复合材料压力容器的制造方法，复合材料压力容器包括内衬、纤维缠绕复合材料层及介质进出口，介质进出口与复合材料压力容器内外相连通，包括如下步骤：
[0007]步骤S1、使用金属材料或者非金属材料制造内衬，在金属内衬的外表面敷设粘结层；
[0008]步骤S2、纤维缠绕复合材料层与由高分子胶膜形成的变形协调层交替覆着至少循环两次制造而成，以连续缠绕方式构成纤维缠绕复合材料层；
[0009]步骤S3、在内衬的外表面敷设粘接层，在已铺贴完粘结层的内衬外表面，采用湿法
缠绕法制备纤维缠绕复合材料层；
[0010]步骤S4、在内衬与纤维缠绕复合材料层之间铺敷由高分子胶膜层形成的变形协调层；
[0011]步骤S5、高分子胶膜层上制造由纤维缠绕复合材料层与由高分子胶膜形成的变形协调层交替覆着而形成的复合结构层并对其进行分层固化；
[0012]步骤S6、对粘结层与纤维缠绕复合材料层进行共固化。
[0013]优选的，所述内衬为球形、柱形或者环形，所述高分子胶膜的材质设置为环氧树脂，且高分子胶膜的厚度为0.1～2.0mm。
[0014]优选的，步骤S2中，所述纤维缠绕复合材料层设置为多层。
[0015]优选的，所述纤维缠绕复合材料层由纤维复合材料在所述内衬上以连续纵向及环向交替缠绕方式构成。
[0016]优选的，纤维缠绕复合材料层的连续缠绕方式为环向与纵向交替缠绕。
[0017]优选的，步骤S2中，所述粘结层呈固态胶膜性状，其厚度在0.15～0.3mm之间，粘结层在敷设前其两面均用防粘隔离纸隔开，并在
‑
18℃以下低温贮存。
[0018]优选的，按金属内衬外表面尺寸裁剪粘结层，圆筒段裁剪成长方形，球形封头和椭球封头裁剪成花瓣形；揭掉粘结层一面的防粘隔离纸，将粘结层铺贴于经表面处理的金属内衬外表面，铺贴过程中使用刮板排除裹进的气泡；如果粘结层与金属内衬外表面粘贴不实，用电吹风边加热边贴合；贴实粘结层后，揭掉粘结层另一面的防粘隔离纸。
[0019]优选的，所述粘结层的固化温度为100℃～130℃。
[0020]优选的，步骤S6中，对缠绕结束的复合材料压力容器进行固化，固化的步骤为：首先在温度60℃下固化三个小时；然后在温度90℃下固化三个小时，最后在温度140℃下固化四个小时。
[0021]优选的，所述粘结层固化后的拉伸剪切强度≥25MPa，90
°
剥离强度≥6.0N/mm，电阻值≥20MΩ，适用使用温度范围为
‑
50℃～60℃。
[0022]本专利技术的技术效果和优点：本专利技术提供的一种复合材料压力容器的制造方法，与现有技术相比：本专利技术的纤维缠绕复合材料压力容器由金属内衬、复合材料层和变形协调层组成，变形协调层采用高分子胶膜铺覆，其中复合材料层由纤维缠绕形成，该纤维缠绕形成的复合材料层与变形协调层的组合，使呈现多层的各向异性结构能够有机的粘结为一体。因而可以最大限度的发挥复合材料各层的协同效应，显著提高其层间的应力一应变传递效率，降低负面效应的影响；
[0023]由于高性能复合材料与金属内衬的电极电位存在一定的差异，如果该容器是在潮湿的环境中工作，存在金属内衬被电化学腐蚀的危险，通过在金属内衬和复合材料相互邻接的层间加入变形协调层不仅可以避免金属内衬被电化学腐蚀，而且可以提高金属内衬和复合材料的粘接效果，改善金属内衬的受力状态，提高压力容器，如本专利技术所述的气瓶的整体性能；采用在复合材料层间铺覆变形协调层的方式，能够显著提高纤维缠绕复合材料的层间效果，可有效提高压力容器的耐疲劳和抗爆破的性能，同时保护了金属内衬免受电化学腐蚀的危险。
附图说明
[0024]图1为本专利技术复合材料压力容器的制造方法的方法流程图。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。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。
[0026]实施例
[0027]一种复合材料压力容器的制造方法，复合材料压力容器包括内衬、纤维缠绕复合材料层及介质进出口，介质进出口与复合材料压力容器内外相连通，包括如下步骤：
[0028]步骤S1、使用金属材料或者非金属材料制造内衬，在金属内衬的外表面敷设粘结层；
[0029]步骤S2、纤维缠绕复合材料层与由高分子胶膜形成的变形协调层交替覆着至少循环两次制造而成，以连续缠绕方式构成纤维缠绕复合材料层；
[0030]步骤S3、在内衬的外表面敷设粘接层，在已铺贴完粘结层的内衬外表面，采用湿法缠绕法制备纤维缠绕复合材料层；
[0031]步骤S4、在内衬与纤维缠绕复本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料压力容器的制造方法，复合材料压力容器包括内衬、纤维缠绕复合材料层及介质进出口，介质进出口与复合材料压力容器内外相连通，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、使用金属材料或者非金属材料制造内衬，在金属内衬的外表面敷设粘结层；步骤S2、纤维缠绕复合材料层与由高分子胶膜形成的变形协调层交替覆着至少循环两次制造而成，以连续缠绕方式构成纤维缠绕复合材料层；步骤S3、在内衬的外表面敷设粘接层，在已铺贴完粘结层的内衬外表面，采用湿法缠绕法制备纤维缠绕复合材料层；步骤S4、在内衬与纤维缠绕复合材料层之间铺敷由高分子胶膜层形成的变形协调层；步骤S5、高分子胶膜层上制造由纤维缠绕复合材料层与由高分子胶膜形成的变形协调层交替覆着而形成的复合结构层并对其进行分层固化；步骤S6、对粘结层与纤维缠绕复合材料层进行共固化。2.根据权利要求1所述的一种复合材料压力容器的制造方法，其特征在于：所述内衬为球形、柱形或者环形，所述高分子胶膜的材质设置为环氧树脂，且高分子胶膜的厚度为0.1～2.0mm。3.根据权利要求1所述的一种复合材料压力容器的制造方法，其特征在于：步骤S2中，所述纤维缠绕复合材料层设置为多层。4.根据权利要求2所述的一种复合材料压力容器的制造方法，其特征在于：所述纤维缠绕复合材料层由纤维复合材料在内衬上以连续纵向及环向交替缠绕方式构成。5.根据权利要求3所述的一种复合材料压力容器的制造方法，其特征在于：纤维缠绕复合材料层...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴国峰，李芝燕，张伟，
申请(专利权)人：成都金嵘智能装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：