碳纤维复合材料臂架、其生产方法及包括其的混凝土泵车技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维复合材料臂架、其生产方法及包括其的混凝土泵车。该碳纤维复合材料臂架的生产方法包括：向可伸缩气囊中充气，形成具有第一状态的气囊，在其外表面铺放碳纤维预浸料，获取第一过渡组件；将第一过渡组件放入箱型模具内部，向具有第一状态的气囊内部充气，对碳纤维预浸料进行压缩定型，获取第二过渡组件；将第二过渡组件进行升温固化，固化后冷却脱模获取碳纤维臂架。本发明专利技术所提供的碳纤维复合材料臂架的生产方法中通过多次定型，使得碳纤维预浸料结构更为紧凑，有利于制备性能优异的碳纤维复合材料臂架。在该碳纤维臂架的生产方法仅利用简单的设备，不使用热压罐，降低了设备成本以及生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混凝土泵送领域，尤其是涉及一种碳纤维复合材料臂架、其生产方法及包括其的混凝土泵车。
技术介绍
目前越来越多的混凝土输送工作采用混凝土泵车来完成。混凝土泵车设备正经历着一场巨大的变革，正向轻量化、超长化的方向发展。在混凝土泵车设计水平已日趋成熟的今天，仅从结构设计角度来实现泵·车产品的轻量化已很难实现巨大突破。随着研究的深入，技术人员发现传统泵车产品中存在以下不足(I)所使用的钢材密度较大，自身重量较大，难以实现泵车产品的轻量化；(2)传统钢臂架由高强钢板拼焊而成，高强钢板的焊接性能较差，而且由于高强钢板焊接性较差，焊接处容易发生开裂，使臂架的寿命缩短，且容易影响施工的安全性；(3)传统高强钢耐疲劳强度较低，高强钢臂架容易出现疲劳性断裂，难以满足轻量及超长臂架泵车的要求；(4)钢制臂架的耐腐蚀性较差，进一步影响了臂架的使用寿命。面对于现有钢材料本身如此多的缺陷，以新型轻质高强材料替代现广泛应用的钢铁材料将成为泵车产品轻量化及超长化的主要突破口。近年来，高性能碳纤维树脂基复合材料因具有轻质、高强、高模、耐腐蚀、性能可设计性好等优点，能够同时满足混凝土泵车质量轻、耐疲劳高强度等要求被作为臂架材料使用。以中国专利申请第201010524104. 4号为例，其中公开了一种制造混凝土泵车用碳纤维复合材料臂架的方法，具体公开了设有芯模，为中空结构，制造碳纤维臂架的原材料铺放在芯模外表面上，原材料外部用真空膜包覆，真空膜两端密封在芯模的两端，真空膜上设有抽气孔，整个模具放入热压罐中，利用压缩空气加压，用电加热管进行加热固化成型。在上述成型方法中，所使用的设备成本和加工成本都较高，其并不利于大规模的推广。因此开发一种新的低成本的复合材料混凝土泵车臂架的制造方法是非常有意义的。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术不足，提供一种碳纤维复合材料臂架的生产方法及由其所生产的碳纤维复合材料臂架、混凝土泵车，以降低设备成本和加工成本。为此，在本专利技术中提供了一种碳纤维复合材料臂架的生产方法，包括以下步骤Si、初步定型向可伸缩气囊中充气，形成具有第一状态的气囊，在具有第一状态的气囊外表面铺放碳纤维预浸料，获取第一过渡组件；S2、压缩定型将第一过渡组件放入箱型模具内部，并向具有第一状态的气囊内部充气，形成具有第二状态的气囊；对碳纤维预浸料进行压缩定型，获取第二过渡组件；S3、固化定型将第二过渡组件进行升温固化，固化后冷却脱模获取碳纤维臂架。进一步地，在上述步骤S2进一步包括如下步骤S21、一次压缩定型将第一过渡组件放入真空袋中密封，并对真空袋抽真空，在抽真空后的真空袋中对碳纤维预浸料进行第一次压缩定型，获取中间过渡组件；S22、二次压缩定型将中间过渡组件放入箱型模具内部，并向具有第一状态的气囊内部充气，形成具有第二状态的气囊；对碳纤维预浸料进行第二次压缩定型，获取第二过渡组件。进一步地，上述步骤SI中具有第一状态的气囊中气体压力为0. IMPa 0. 3MPa ;步骤S21中真空袋抽真空至-0. IMPa -0. 07MPa ;步骤S22中具有第二状态的气囊中气体压力为 0. 6MPa 0. 8MPa。进一步地，在上述步骤S3中升温固化处理之前还包括对第二过渡组件进行热缩的步骤，进行热缩的步骤为将第二过渡组件在40°C 70°C下保温保压处理30 60分钟。进一步地，上述步骤S3中将第二过渡组件进行升温固化的步骤为将第二过渡组件在100°C 180°C下保温处理2-8小时。 进一步地，上述步骤S3中将第二过渡组件进行升温固化的步骤为S41、一次固化将第二过渡组件缓慢升温至100°c 120°C，保温处理I 2小时；S42、二次固化将完成一次固化后的第二过渡组件缓慢升温至150°C 180°C，保温处理2 3小时；进一步地，上述步骤SI中，进一步包括S11、具有第一状态的气囊外表面喷涂脱模剂；S12、将碳纤维预浸料铺放在喷涂有脱模剂的具有第一状态的气囊外表面上。进一步地，上述步骤SI中，进一步包括S13、在铺放在具有第一状态的气囊外表面的碳纤维预浸料的外表面上依次铺设脱模布、带孔隔离膜、以及透气毡，形成第一过渡组件。进一步地，上述步骤SI中在具有第一状态的气囊外表面铺放碳纤维预浸料的过程中进一步包括，将金属连接件预埋在碳纤维预浸料形成碳纤维臂架的相应位置上。进一步地，上述步骤S3中冷却脱模后在金属连接件和碳纤维预浸料固化物结合处涂抹胶黏剂，干燥后获取碳纤维臂架。在本专利技术中还提供了一种碳纤维复合材料臂架，其由上述的方法制备而成。在本专利技术中还提供了一种混凝土泵车，其中设有臂架，该臂架为上述的碳纤维复合材料臂架。本专利技术的有益效果本专利技术所提供的碳纤维复合材料臂架的生产方法中通过多次定型，使得碳纤维预浸料结构更为紧凑，有利于制备性能优异的碳纤维复合材料臂架。在该碳纤维臂架的生产方法仅通过利用简单的设备，包括可伸缩气囊、箱型模具以及烘箱即可完成碳纤维臂架的生产，不使用热压罐，降低了设备成本以及生产成本。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明附图构成本说明书的一部分、用于进一步理解本专利技术，附图示出了本专利技术的优选实施例，并与说明书一起用来说明本专利技术的原理。图中图I示出了根据本专利技术实施例的碳纤维复合材料臂架的剖视结构示意图。具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术的实施例中的技术方案进行详细的说明，但如下实施例以及附图仅是用以理解本专利技术，而不能限制本专利技术，本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。在本专利技术名词“预浸料”是指由重量含量为50 70%的纤维材料与重量含量为30 50%的树脂材料混合浸溃形成的预浸料，其中纤维材料包括但不限于碳纤维、芳纶纤维等一种或多种纤维的组合；树脂材料包括但不限于环氧树脂、不饱和树脂以及酚醛树脂。本专利技术所使用的“碳纤维预浸料”使用现有技术中生产方法即可。 在本专利技术的一种典型的实施方式中，碳纤维复合材料臂架的生产方法，包括以下步骤S1、初步定型向可伸缩气囊中充气，形成具有第一状态的气囊，在具有第一状态的 气囊外表面铺放碳纤维预浸料，获取第一过渡组件S2、压缩定型将中间过渡组件放入箱型模具内部，并进一步向具有第一状态的气囊内部充气，形成具有第二状态的气囊；第二次压缩定型，获取第二过渡组件；S3、固化定型将第二过渡组件进行升温固化，固化后冷却脱模获取碳纤维复合材料臂架。在上述碳纤维复合材料臂架的生产方法中，初步定型的步骤可以根据臂架不同部位的受力状况铺放厚度适中的碳纤维预浸料，并可按照不同方向进行预浸料的铺层提高臂架的力学性能，例如将碳纤维预浸料裁制成长条形，并依照沿具有第一状态的气囊轴向方向铺设一条、再沿具有第一状态的气囊铺设一条的方式将碳纤维预浸料交错排布在具有第一状态的气囊的外表面上。这种初步定型的方式可调节性较强，有利于提高所形成的臂架的力学性能。在上述碳纤维复合材料臂架的生产方法中，压缩定型的步骤中引入结构固定的箱型模具，并在箱型模具结构固定的基础上，向可伸缩气囊中二次充气，在二次充气的过程中气囊的外表面向箱型模具内表面的方向压迫碳纤维预浸料使其结构更为紧凑。在上述碳纤维复合材料臂架的生产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维复合材料臂架的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、初步定型：向可伸缩气囊中充气，形成具有第一状态的气囊，在所述具有第一状态的气囊外表面铺放碳纤维预浸料，获取第一过渡组件；S2、压缩定型：将所述第一过渡组件放入箱型模具内部，并向具有第一状态的气囊内部充气，形成具有第二状态的气囊；对所述碳纤维预浸料进行压缩定型，获取第二过渡组件；S3、固化定型：将所述第二过渡组件进行升温固化，固化后冷却脱模获取所述碳纤维臂架。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓超，王佳茜，李庶，
申请(专利权)人：中联重科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：