CN100434341C - 复合材料船体的制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的复合材料船体的制造工艺，涉及船舶制造技术领域，特别涉及船体的制造；复合材料船体主要由上船体层壳、下船体层壳以及处于上船体层壳、下船体层壳间的作为填充层的发泡聚氨酯材料层组成，它的船体上船体层壳和下船体层壳为ABS板材，作为上船体层壳和下船体层壳的ABS板材与发泡聚氨酯材料层间设有纤维粘接层。上述船体制造工艺主要包括：模具的制作流程，上船体层壳以及下船体层壳的放样流程，上船体层壳以及下船体层壳的制作流程，船体成型流程。利用本发明制造的船体自重轻，厚度布局合理，与塑制的船体相比具有较强的抗冲击性能；船体制造成本低，加工方便，它的实施可形成批量生产规模。

Description

复合材料船体的制造工艺
技术领域
本发明技术方案涉及船舶制造技术领域，特别涉及船舶的船体结构。
背景技术
在国内，船舶的船体一般采用钢材、木材、有色金属、水泥、玻璃纤维、塑料等材料制作。用玻璃纤维制作船体，存在的缺陷是，船体材料比重大，易龟裂分层，不耐冲击，易破损，还存在维修困难，制造工艺繁琐、很难成批量生产的缺陷。在微型塑料游船制作中，它使用单一的塑料材料，在工艺上，采用旋转成型工艺，制作的船体无封闭空腔、无隔腔、无明舱、无暗舱，结构简单，船体总体刚性差，运载载荷不超过200千克。
此外，在美国，有一种通过加固的塑料船，这种船通过金属结构件和骨架对船体加固，制造工艺复杂，所形成只是极简单的小船。在美国，还有一种名为舞动里的微型塑料游艇，在制作工艺上，它采用旋转成型工艺，将定量的液体或糊状塑料加入到模具中，通过对模具的加热及液纵横向的液动旋转，使塑料熔融塑化，并借助塑料自身的重力作用，均匀地布满模具行腔的整个表面，待固化后脱模制成船体；这种船体材料单一，船体结构简单，船体无封闭空腔、无隔腔、无明舱、无暗舱，总体结构仍存在刚度差的缺陷，仅限于制作不超过200千克运载载荷的无动力、划桨式的微型游船。
ABS板材为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料挤出板材，具有较好的阻燃性，较好的抗老化、抗冲击性能，当前一般作为装饰材料以及电器外壳。
发明内容
本发明的目的是，发明一种复合材料船体及其制造工艺，提供一种本身材料比重轻，船体理论厚度布局合理的船体结构；同时解决具有封闭空腔、隔腔、明舱和暗舱的塑制船体，一次性成型的技术问题。
根据上述目的，本发明解决技术问题的技术方案为：复合材料船体主要由上船体层壳、下船体层壳以及处于上船体层壳、下船体层壳间的填充层组成，它的船体上船体层壳和下船体层壳为ABS板材，填充层为发泡聚氨脂材料层，作为上船体层壳和下船体层壳的ABS板材与发泡聚氨脂材料层间设有纤维粘接层。采用上述基本技术方案，船体利用ABS板材作为上船体层壳、下船体层壳，以发泡聚氨脂为材料作为中间填充层，其结合牢固可靠，成型的船体上没有接缝，增强了船体的强度，还便于船的批量生产。
纤维粘接层可以为玻璃纤维粘接层。
纤维粘接层可以为植物纤维粘接层。
复合材料船体的制造工艺主要包括：模具的制作流程，上船体层壳以及下船体层壳的放样流程，上船体层壳以及下船体层壳的制作流程，船体成型流程；在模具的制作流程中，采用耐高温树脂材料根据船体的形状，制作成上船体层壳以及下船体层壳的模具；在上船体层壳、下船体层壳以及附件的放样流程中，根据船体的形状对ABS板材进行放样剪裁，制成符合上船体层壳以及下船体层壳加工规格的ABS板材；在上船体层壳、下船体层壳的制作流程中，将符合上船体层壳以及下船体层壳加工规格的ABS板材放入烘箱内，在160-200摄氏度温度的条件下，加热8-15分钟，将加热后的ABS板材放入模具上，利用压机将边紧压，并对模具抽取真空，保压5-8分钟，风冷、脱模；在船体成型流程中，对上船体层壳的外侧面敷设纤维粘接层，与上船体层壳相对应，同时对下船体层壳的内面敷设纤维粘接层，再将上船体层壳和下船体层壳合为一体，并将聚氨脂液体注入上船体层壳和下船体层壳形成的空腔内发泡。采用本基本技术方案，船体的厚度变差分布合理，变差可达3-5mm，制成的船体具有封闭空腔、隔腔、明舱和暗舱。
在上船体层壳、下船体层壳的制作流程中，将符合上船体层壳以及下船体层壳加工规格的ABS板材放入烘箱内，可以在200摄氏度温度的条件下，加热8-10分钟。
在上船体层壳、下船体层壳的制作流程中，将符合上船体层壳以及下船体层壳加工规格的ABS板材放入烘箱内，可以在190摄氏度温度的条件下，加热9-11分钟。
在上船体层壳、下船体层壳的制作流程中，将符合上船体层壳以及下船体层壳加工规格的ABS板材放入烘箱内，可以在180摄氏度温度的条件下，加热10-12分钟。
在上船体层壳、下船体层壳的制作流程中，将符合上船体层壳以及下船体层壳加工规格的ABS板材放入烘箱内，可以在170摄氏度温度的条件下，加热12-14分钟。
在上船体层壳、下船体层壳的制作流程中，将符合上船体层壳以及下船体层壳加工规格的ABS板材放入烘箱内，可以在160摄氏度温度的条件下，加热13-15分钟。
对模具抽取真空的真空度(真空表读数)为-0.07～-0.09M帕斯卡。
由于采用上述技术方案，利用本发明可以制造出船体自重100-500千克及以上的、船长2-15米及以上的、载重量为100-1000千克及以上的不同级别的以复合材料为船体的船，上述的船可匹配2-150千瓦的动力；利用本发明制作的船体自重轻，厚度布局合理，与塑制的船体相比具有较强的抗冲击性能；船体制造成本低，加工方便，它的实施可形成批量生产规模。
附图说明
图1为一种优化设计的实施例结构示意图；
图2为按实施例制作的游艇结构示意图。
在图1中：上船体层壳1；纤维粘接层2；发泡聚氨脂材料层3；纤维粘接层4；下船体层壳5。
在图2中：封闭空腔6；隔腔7；明舱8；暗舱9。
具体实施方式
结合图1，复合材料船体主要由上船体层壳1、下船体层壳5以及处于上船体层壳1、下船体层壳5间的作为填充层的发泡聚氨脂材料层3组成，它的船体上船体层壳1和下船体层壳5为ABS板材，作为上船体层壳1和下船体层壳5的ABS板材与发泡聚氨脂材料层间设有纤维粘接层2、4。纤维粘接层2、4可以为玻璃纤维粘接层，也可以为植物纤维粘接层。
复合材料船体的制造工艺主要包括：模具的制作流程，上船体层壳1以及下船体层壳5的放样流程，上船体层壳1以及下船体层壳5的制作流程，船体成型流程。
在模具的制作流程中，采用耐高温树脂材料根据船体的形状，制作成上船体层壳1以及下船体层壳5的模具。
在上船体层壳1、下船体层壳5的放样流程中，根据船体的形状对ABS板材进行放样剪裁，制成符合上船体层壳1以及下船体层壳5加工规格的ABS板材。
在上船体层壳1、下船体层壳5的制作流程中，将符合上船体层壳1以及下船体层壳5加工规格的ABS板材放入烘箱内，在160-200摄氏度温度的条件下，加热8-15分钟，将加热后的ABS板材放入模具上，利用压机将边紧压，并对模具抽取真空，对模具抽取真空的真空度(真空表读数)为-0.07～-0.09M帕斯卡，并保压5-8分钟，利用大气压对加热后的ABS板材的拉伸作用，使上船体层壳1、下船体层壳5成型，上船体层壳1、下船体层壳5成型结束后，风冷8-15分钟，脱模。
作为上船体层壳1以及下船体层壳5的ABS板材的加热，可以将温度控制在200摄氏度，加热时间控制在8-10分钟。作为上船体层壳1以及下船体层壳5的ABS板材的加热，可以将温度控制在190摄氏度，加热时间控制在9-11分钟。作为上船体层壳1以及下船体层壳5的ABS板材的加热，可以将温度控制在180摄氏度，加热时间控制在10-12分钟。作为上船体层壳1以及下船体层壳5的ABS板材的加热，可以将温度控制在170摄氏度，加热时间控制在12-14分钟。作为上船体层壳1以及下船体层壳5的ABS板材的加热，可以将温度控制在160摄氏度，加热时间控制在13-15分钟。对于作为上船体层壳1以及下船体层壳5的ABS板材的加热，在限定控制温度范围内，控制的温度越高，需要加热的时间则越短。
在船体成型流程中，对上船体层壳1的外侧面敷设纤维粘接层2，与上船体层壳1相对应，同时对下船体层壳5的内面敷设纤维粘接层4，再将上船体层壳1和下船体层壳5合为一体，并将聚氨脂液体倒入上船体层壳1和下船体层壳5形成的空腔内发泡，形成发泡聚氨脂材料层3。纤维粘接层2、4的敷设，可将植物纤维或玻璃纤维敷设在需要敷设纤维粘接层2、4的上船体层壳1及下船体层壳5上，喷涂液体树脂，使纤维粘接在上船体层壳1及下船体层壳5上，作用是使发泡聚氨脂材料层3保持作为上船体层壳1和下船体层壳5的ABS板材间的牢固连接，同时增强船体的抗冲击性能。
在对模具抽取真空中，使用两极水环真空泵-大气泵机组，这种机组抽取真空的极限压力可达-0.094MPa；使用的真空表读数为负值，它设常压为零，负值的绝对值越大表示需要抽取的真空度越大。
结合图2，按图1实施例可制成游艇，船体上具有封闭空腔6、隔腔7、明舱8和暗舱9。

Claims (7)

1、复合材料船体的制造工艺，所述的船体主要由上船体层壳、下船体层壳以及处于上船体层壳、下船体层壳间的填充层组成，它的上船体层壳(1)和下船体层壳(5)为ABS板材，填充层为发泡聚氨脂材料层(3)，作为上船体层壳(1)和下船体层壳(5)的ABS板材与发泡聚氨脂材料层(3)间设有纤维粘接层(2、4)；所述纤维粘接层(2、4)为玻璃纤维粘接层或植物纤维粘接层；其特征在于：复合材料船体的制造工艺，它主要包括：模具的制作流程，上船体层壳(1)以及下船体层壳(5)的放样流程，上船体层壳(1)以及下船体层壳(5)的制作流程，船体成型流程；
在所述模具的制作流程中，采用耐高温树脂材料根据船体的形状，制作成上船体层壳(1)以及下船体层壳(5)的模具；
在所述上船体层壳(1)以及下船体层壳(5)的放样流程中，根据船体的形状对ABS板材进行放样剪裁，制成符合上船体层壳(1)以及下船体层壳(5)加工规格的ABS板材；
在所述上船体层壳(1)以及下船体层壳(5)的制作流程中，将符合上船体层壳(1)以及下船体层壳(5)加工规格的ABS板材放入烘箱内，在160-200摄氏度温度的条件下，加热8-15分钟，将加热后的ABS板材放入模具上，利用压机将边紧压，并对模具抽取真空，保压5-8分钟，风冷、脱模；
在所述船体成型流程中，对上船体层壳(1)的外侧面敷设纤维粘接层(2)，与上船体层壳(1)相对应，同时对下船体层壳(5)的内面敷设纤维粘接层(4)，再将上船体层壳(1)和下船体层壳(5)合为一体，并将聚氨脂液体注入上船体层壳(1)和下船体层壳(5)形成的空腔内发泡。
2、根据权利要求1所述的复合材料船体的制造工艺，其特征在于：在所述上船体层壳(1)以及下船体层壳(5)的制作流程中，将符合上船体层壳(1)以及下船体层壳(5)加工规格的ABS板材放入烘箱内，在200摄氏度温度的条件下，加热8-10分钟。
3、根据权利要求1所述的复合材料船体的制造工艺，其特征在于：在所述上船体层壳(1)以及下船体层壳(5)的制作流程中，将符合上船体层壳(1)以及下船体层壳(5)加工规格的ABS板材放入烘箱内，在190摄氏度温度的条件下，加热9-11分钟。
4、根据权利要求1所述的复合材料船体的制造工艺，其特征在于：在所述上船体层壳(1)以及下船体层壳(5)的制作流程中，将符合上船体层壳(1)以及下船体层壳(5)加工规格的ABS板材放入烘箱内，在180摄氏度温度的条件下，加热10-12分钟。
5、根据权利要求1所述的复合材料船体的制造工艺，其特征在于：在所述上船体层壳(1)以及下船体层壳(5)的制作流程中，将符合上船体层壳(1)以及下船体层壳(5)加工规格的ABS板材放入烘箱内，在170摄氏度温度的条件下，加热12-14分钟。
6、根据权利要求1所述的复合材料船体的制造工艺，其特征在于：在所述上船体层壳(1)以及下船体层壳(5)的制作流程中，将符合上船体层壳(1)以及下船体层壳(5)加工规格的ABS板材放入烘箱内，在160摄氏度温度的条件下，加热13-15分钟。
7、根据权利要求1所述的复合材料船体的制造工艺，其特征在于：对所述模具抽取真空的真空度为-0.07～-0.09M帕斯卡。
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