CN102092139B - 纤维缠绕成型的复合材料传动管坯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
纤维缠绕成型的复合材料传动管坯的制备方法，它涉及一种传动管坯的制备方法。它为解决金属材料的动载荷传动管坯易与其他金属部件发生共振，威胁飞行器安全及防湿热性差，防霉菌性差的问题。一、模具预热；二、模具覆膜；三、模具加热；四、玻璃纤维装在纤维张力器上；五、牵引玻璃纤维导入模具中；六、碳纤维安装在纤维张力器上；七、主结构层缠绕；八、玻璃纤维缠绕；九、调整缠绕参数，再次进行缠绕；十、固化成型；十一、脱模处理；十二、表面处理。本发明采用复合材料缠绕制成的传动管坯不但具有防湿热性强和防霉菌性强的优点，还避免了与其他金属部件发生共振，极大地提高了飞行器的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种传动管坯的制备方法。
背景技术
随着材料技术的飞速发展，复合材料因其与金属材料相比具有高比强度、高比刚度、优良的减振性、耐疲劳、抗腐蚀等优点，应用日益广泛；但现有飞行器上的动载荷传动管坯一直是由金属材料加工而成，而金属材质的传动管坯极易与其他金属部件发生共振，造成传动管坯或金属部件损坏，极大地威胁飞行器的飞行安全，而且金属材质的传动管坯还存在着防湿热性差，防霉菌性差的问题。
发明内容
本发明为了解决现有金属材料的动载荷传动管坯易与其他金属部件发生共振，威胁飞行器安全及防湿热性差，防霉菌性差的问题；而提出的纤维缠绕成型的复合材料传动管坯的制备方法。
纤维缠绕成型的复合材料传动管坯的制备方法，它由如下步骤完成：
步骤一、将模具进行预热，使所述模具预热至40℃～50℃；
步骤二、对完成预热的模具进行覆膜处理，整个覆膜均布于模具表面，覆膜厚度在5um～10um；
步骤三、将步骤二处理好的模具装卡在缠绕机上，再将模具加热到80℃～100℃；
步骤四、将玻璃纤维安装在纤维张力器上，设定张力为0.5kg～5kg；
步骤五、牵引玻璃纤维通过胶槽内的混合胶液至模具处，再去掉干纱后，导入模具中并开始缠绕，设定缠绕厚度为0.05mm～1mm，达到设定厚度后，停止缠绕；
步骤六、将碳纤维安装在纤维张力器上，设定张力为0.5kg～5kg；设定缠绕参数，缠绕角度为分别15°、30°、60°、30°和15°依次交变，每个缠绕角度对应所缠绕的单层厚度分别为0.5mm、0.7mm、1mm、0.7mm和0.5mm，遍历所有缠绕角度即构成一次缠绕循环；
步骤七、牵引碳纤维通过胶槽内的混合胶液至模具处，再去掉干纱后，导入模具中开始进行主结构层缠绕；完成4～6次步骤六所述的缠绕循环后给缠绕层加2kg～7kg压力，加压5分钟后，去掉加压装置；
步骤八、将玻璃纤维安装在纤维张力器上，设定张力为0.5kg～5kg；设定缠绕参数，输入缠绕角度为90°，厚度为0.05mm；开始缠绕；达到设定厚度后，停止缠绕；在缠绕层加2kg～7kg压力，加压5分钟后，去掉加压装置；
步骤九、调整步骤八中的缠绕参数，输入缠绕角度为0°，厚度为0.05mm，再次进行缠绕；缠绕完成后给缠绕层加2kg～7kg压力，加压5分钟后，去掉加压装置；
步骤十、将步骤九得到的缠绕完成的产品放入固化炉中进行成型，固化温度为100℃～190℃，固化时间为5～10小时；
步骤十一、将固化成型后的产品进行脱模处理，再对产品进行机械加工即制作成所述复合材料传动管坯毛坯件；
步骤十二、将制作出的复合材料传动管坯毛坯件进行表面处理，先用800～1000目砂纸打磨表面，然后用高压喷漆枪喷涂环氧树脂涂层；最后再喷涂三防树脂，完成所述复合材料传动管坯的制备。
本发明采用复合材料缠绕制成的传动管坯不但具有防湿热性强和防霉菌性强的优点，还避免了与其他金属部件发生共振，极大地提高了飞行器的安全性。
本发明所述制备方法具有以下特点：
1、在缠绕过程中自动根据缠绕丝嘴和模具的位置不同而调节纱辊的导纱张力，同时能够随着丝嘴的出纱速度不同而调节纱辊的导纱张力，通过计算机控制的缠绕过程能够实现全程等纤维张力控制。
2、计算机控制纤维张力器，通过计算机控制，能够实时控制纱辊的导纱张力，配合缠绕程序，实现纤维全程等张力控制。
3、缠绕过程中的同截面交叉点分布，实现了产品周向的等密度分布。
4、精确控制了缠绕过程中的展纱量和线型关系，减少了纱条之间的间隙，从而降低了产品空隙率。
5、精确控制了含胶量和树脂均匀分布，从而实现了产品优良的动平衡能力。
6、通过分层材料变化、交变缠绕角度、跨越式单层厚度等先进设计，实现了产品高转速动态传递大扭矩性能。
本发明所述复合材料传动管坯能够达到以下指标：长度：500mm～5000mm、直径：100mm～1000mm、壁厚：0.6mm～50mm、最大扭矩：3000N.m、最大转速：10000r/min。
具体实施方式
具体实施方式一：纤维缠绕成型的复合材料传动管坯的制备方法，它由如下步骤完成：
步骤一、将模具进行预热，使所述模具预热至40℃～50℃；
步骤二、对完成预热的模具进行覆膜处理，整个覆膜均布于模具表面，覆膜厚度在5um～10um；
步骤三、将步骤二处理好的模具装卡在缠绕机上，再将模具加热到80℃～100℃；
步骤四、将玻璃纤维安装在纤维张力器上，设定张力为0.5kg～5kg；
步骤五、牵引玻璃纤维通过胶槽内的混合胶液至模具处，再去掉干纱后，导入模具中并开始缠绕，设定缠绕厚度为0.05mm～1mm，达到设定厚度后，停止缠绕；
步骤六、将碳纤维安装在纤维张力器上，设定张力为0.5kg～5kg；设定缠绕参数，缠绕角度为分别15°、30°、60°、30°和15°依次交变，每个缠绕角度对应所缠绕的单层厚度分别为0.5mm、0.7mm、1mm、0.7mm和0.5mm，遍历所有缠绕角度即构成一次缠绕循环；
步骤七、牵引碳纤维通过胶槽内的混合胶液至模具处，再去掉干纱后，导入模具中开始进行主结构层缠绕；完成4～6次步骤六所述的缠绕循环后给缠绕层加2kg～7kg压力，加压5分钟后，去掉加压装置；
步骤八、将玻璃纤维安装在纤维张力器上，设定张力为0.5kg～5kg；设定缠绕参数，输入缠绕角度为90°，厚度为0.05mm；开始缠绕；达到设定厚度后，停止缠绕；在缠绕层加2kg～7kg压力，加压5分钟后，去掉加压装置；
步骤九、调整步骤八中的缠绕参数，输入缠绕角度为0°，厚度为0.05mm，再次进行缠绕；缠绕完成后给缠绕层加2kg～7kg压力，加压5分钟后，去掉加压装置；
步骤十、将步骤九得到的缠绕完成的产品放入固化炉中进行成型，固化温度为100℃～190℃，固化时间为5～10小时；
步骤十一、将固化成型后的产品进行脱模处理，再对产品进行机械加工即制作成所述复合材料传动管坯毛坯件；
步骤十二、将制作出的复合材料传动管坯毛坯件进行表面处理，先用800～1000目砂纸打磨表面，然后用高压喷漆枪喷涂环氧树脂涂层；最后再喷涂三防树脂，完成所述复合材料传动管坯的制备。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述混合胶液是采用下述方法获得的：将环氧树脂、固化剂、稀释剂、添加剂按重量比100：4：10：10的比例配制混合胶液，用电子搅拌器搅拌20分钟后获得混合胶液。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：如具体实施方式一所述的纤维缠绕成型的复合材料传动管坯的制备方法，步骤六、将芳纶纤维安装在纤维张力器上，设定张力为0.5kg～5kg；设定缠绕参数，缠绕角度为分别15°、30°、60°、30°和15°依次交变，每个缠绕角度对应所缠绕的单层厚度分别为0.5mm、0.7mm、1mm、0.7mm和0.5mm，遍历所有缠绕角度即构成一次缠绕循环。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：如具体实施方式一所述的纤维缠绕成型的复合材料传动管坯的制备方法，步骤八、将玄武岩纤维安装在纤维张力器上，设定张力为0.5kg～5kg；设定缠绕参数，输入缠绕角度为90°，厚度为0.05mm；开始缠绕；达到设定厚度后，停止缠绕；在缠绕层加2kg～7kg压力，加压5分钟后，去掉加压装置。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：如具体实施方式一所述的纤维缠绕成型的复合材料传动管坯的制备方法，步骤八、将芳纶纤维安装在纤维张力器上，设定张力为0.5kg～5kg；设定缠绕参数，输入缠绕角度为90°，厚度为0.05mm；开始缠绕；达到设定厚度后，停止缠绕；在缠绕层加2kg～7kg压力，加压5分钟后，去掉加压装置。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一、三、四或五不同点在于步骤八中，设定张力为0.5kg，在缠绕层加7kg压力。其它步骤与具体实施方式一、三、四或五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一、三、四或五不同点在于步骤八中，设定张力为1kg，在缠绕层加6kg压力。其它步骤与具体实施方式一、三、四或五相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一、三、四或五不同点在于步骤八中，设定张力为2kg，在缠绕层加5kg压力。其它步骤与具体实施方式一、三、四或五相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一、三、四或五不同点在于步骤八中，设定张力为3kg，在缠绕层加4kg压力。其它步骤与具体实施方式一、三、四或五相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一、三、四或五不同点在于步骤八，设定张力为4kg，在缠绕层加3kg压力。其它步骤与具体实施方式一、三、四或五相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一、三、四或五不同点在于步骤四、步骤七和步骤九中纤维张力器均由计算机控制。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (10)
1.纤维缠绕成型的复合材料传动管坯的制备方法，其特征在于它由如下步骤完成：
步骤一、将模具进行预热，使所述模具预热至40℃～50℃；
步骤二、对完成预热的模具进行覆膜处理，整个覆膜均布于模具表面，覆膜厚度在5um～10um；
步骤三、将步骤二处理好的模具装卡在缠绕机上，再将模具加热到80℃～100℃；
步骤四、将玻璃纤维安装在纤维张力器上，设定张力为0.5kg～5kg；
步骤五、牵引玻璃纤维通过胶槽内的混合胶液至模具处，再去掉干纱后，导入模具中并开始缠绕，设定缠绕厚度为0.05mm～1mm，达到设定厚度后，停止缠绕；
步骤六、将碳纤维安装在纤维张力器上，设定张力为0.5kg～5kg；设定缠绕参数，缠绕角度为分别15°、30°、60°、30°和15°依次交变，每个缠绕角度对应所缠绕的单层厚度分别为0.5mm、0.7mm、1mm、0.7mm和0.5mm，遍历所有缠绕角度即构成一次缠绕循环；
步骤七、牵引碳纤维通过胶槽内的混合胶液至模具处，再去掉干纱后，导入模具中开始进行主结构层缠绕；完成4～6次步骤六所述的缠绕循环后，给缠绕层加2kg～7kg压力，加压5分钟后，去掉加压装置；
步骤八、将玻璃纤维安装在纤维张力器上，设定张力为0.5kg～5kg；设定缠绕参数，输入缠绕角度为90°，厚度为0.05mm；开始缠绕；达到设定厚度后，停止缠绕；在缠绕层加2kg～7kg压力，加压5分钟后，去掉加压装置；
步骤九、调整步骤八中的缠绕参数，输入缠绕角度为0°，厚度为0.05mm，再次进行缠绕；缠绕完成后给缠绕层加2kg～7kg压力，加压5分钟后，去掉加压装置；
步骤十、将步骤九得到的缠绕完成的产品放入固化炉中进行成型，固化温度为100℃～190℃，固化时间为5～10小时；
步骤十一、将固化成型后的产品进行脱模处理，再对产品进行机械加工即制作成所述复合材料传动管坯毛坯件；
步骤十二、将制作出的复合材料传动管坯毛坯件进行表面处理，先用800～1000目砂纸打磨表面，然后用高压喷漆枪喷涂环氧树脂涂层；最后再喷涂三防树脂，完成所述复合材料传动管坯的制备。
2.根据权利要求1所述的纤维缠绕成型的复合材料传动管坯的制备方法，其特征在于所述混合胶液是采用下述方法获得的：将环氧树脂、固化剂、稀释剂、添加剂按重量比100：4：10：10的比例配制混合胶液，用电子搅拌器搅拌20分钟后获得混合胶液。
3.如权利要求1所述的纤维缠绕成型的复合材料传动管坯的制备方法，其特征在于步骤六中，将芳纶纤维安装在纤维张力器上，设定张力为0.5kg～5kg；设定缠绕参数，缠绕角度为分别15°、30°、60°、30°和15°依次交变，每个缠绕角度对应所缠绕的单层厚度分别为0.5mm、0.7mm、1mm、0.7mm和0.5mm，遍历所有缠绕角度即构成一次缠绕循环。
4.如权利要求1所述的纤维缠绕成型的复合材料传动管坯的制备方法，其特征在于步骤八中，将玄武岩纤维安装在纤维张力器上，设定张力为0.5kg～5kg；设定缠绕参数，输入缠绕角度为90°，厚度为0.05mm；开始缠绕；达到设定厚度后，停止缠绕；在缠绕层加2kg～7kg压力，加压5分钟后，去掉加压装置。
5.如权利要求1所述的纤维缠绕成型的复合材料传动管坯的制备方法，其特征在于步骤八中，将芳纶纤维安装在纤维张力器上，设定张力为0.5kg～5kg；设定缠绕参数，输入缠绕角度为90°，厚度为0.05mm；开始缠绕；达到设定厚度后，停止缠绕；在缠绕层加2kg～7kg压力，加压5分钟后，去掉加压装置。
6.根据权利要求1、3、4或5所述的纤维缠绕成型的复合材料传动管坯的制备方法，其特征在于步骤八中，设定张力为0.5kg，在缠绕层加7kg压力。
7.根据权利要求1、3、4或5所述的纤维缠绕成型的复合材料传动管坯的制备方法，其特征在于步骤八中，设定张力为1kg，在缠绕层加6kg压力。
8.根据权利要求1、3、4或5所述的纤维缠绕成型的复合材料传动管坯的制备方法，其特征在于步骤八中，设定张力为2kg，在缠绕层加5kg压力。
9.根据权利要求1、3、4或5所述的纤维缠绕成型的复合材料传动管坯的制备方法，其特征在于步骤八中，设定张力为3kg，在缠绕层加4kg压力。
10.根据权利要求1、3、4或5所述的纤维缠绕成型的复合材料传动管坯的制备方法，其特征在于步骤八中，设定张力为4kg，在缠绕层加3kg压力。
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