CN102642314B - 一种圆锥形复合材料杆的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆锥形复合材料杆的制造方法，其包括下述步骤：a、制作锥形杆纤维织物；b、将真空袋膜、复合有树脂导流管及抽真空管的导流网、隔离膜、脱模布均制作成与纤维锥形杆仿型的锥体；c、在锥形芯模上先依次套锥筒状真空袋膜、导流管及抽真空管的导流网、隔离膜、脱模布，然后再逐层套上纤维织物；d、将步骤c中的整体送入锥筒状由上下模对合而成的外模内，抽去芯模并在一定条件下脱模后即得成品。本发明采用真空方法导入树脂，产品空隙率极低，纤维含量高达70%；同时由于一次模内成型复合材料锥形杆，效率高，外表光滑，无需复杂的打磨处理，不产生粉尘，生产过程中能耗极低。因此在同等刚度要求下可以减少材料用量，节约资源。

Description

一种圆锥形复合材料杆的制造方法

技术领域

本发明主要涉及一种圆锥形复合材料杆的制造方法，具体是一种以纤维预成型为基础，实现的圆锥形复合材料杆的制造方法。

背景技术

复合材料具有轻质高强，耐腐蚀，耐气候，耐低温，热膨胀系数小,有良好的透波性，电绝缘性等不同于传统材料的特性，用复合材料代替钢材，木杆，水泥杆制作道路照明用灯杆，通信杆，避雷针杆，电力杆等近年来有了较大进展，发展前景看好。

复合材料杆锥形杆国内外较多采用的生产方法为纤维缠绕法，该方法纤维含量高，可达65%-75%，但由于缠绕工艺中纤维纱方向与杆的轴线方向不一致，因而杆的轴向强度和模量不够高，尽管在缠绕工艺中采取了一些改进措施，来缩小纤维方向与杆轴线方向的差距，但效率低，成本高，结果仍不够理想，另外缠绕在芯模上进行，脱模后的产品外表有粗糙的缠绕纤维的纹路，需要复杂的打磨加工处理，造成材料浪费；另一种方法为离心成型法，专利CN 1048785C即采用此方法，产品一次模内成型，效率高，表面光滑，无需复杂的后处理。该方法虽然可以采用纤维方向与轴向一致的玻璃纤维布，但由于展开后纤维没有充分展直，最终产品的纤维含量仅为45-55%，因而强度和模量仍然不够高，此外，有人曾采用袋压法生产锥形杆，此法生产的杆外观类似离心成型法，纤维含量较离心法略高，但纤维有扭曲现象，强度和模量与离心法杆类似。

发明内容

本发明的主要任务在于提供一种复合材料锥形杆的制造方法，该方法可以纤维方向与杆的轴线方向一致为主制造锥形杆，纤维没有扭曲现象，且纤维含量可达70%以上，因而可以获得较高的轴向强度。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：

一种圆锥形复合材料杆的制造方法，其特征在于：a、制作锥形杆纤维织物：采用纤维粗纱预先织成锥筒状仿型织物，锥筒状织物的轴向为主要增强材料方向，制造锥形杆纤维织物若干层，由内向外尺寸依次增大；b、将真空袋膜、复合有树脂导流管及抽真空管的导流网、隔离膜、脱模布均制作成与纤维锥形杆仿型的锥体，且真空袋的直径大于纤维锥形杆的1.5倍，导流网、隔离膜、脱模布的直径与纤维锥形杆一致；c、在锥形芯模上先依次套锥筒状真空袋膜、复合有树脂导流管及抽真空管的导流网、隔离膜、脱模布，然后再逐层套上锥形杆纤维织物，在芯模的末端对全部轴向纤维施加张力使纤维伸直；d、将步骤c中的整体送入锥筒状由上下模对合而成的外模内，芯模上真空袋膜的两端向外翻并和外模的两端部之间密封连接后通过抽真空管对纤维铺层抽真空，待芯模与芯模上的覆层分离后，抽去芯模，然后继续通过导流网上的抽真空管对纤维铺层抽真空使环向纤维充分贴模并伸直，至真空度≤25mbar，把树脂导流管通入树脂盛放器中，吸入树脂，树脂的凝胶时间控制在树脂从一端流向另一端，并全部浸透纤维后，继续导流30—60min，该过程保持真空状态；等待模内树脂凝胶后，可在常温或加热情况下使树脂固化成型，脱模后即得成品。

进一步地，所述锥形杆仿型纤维织物材料采用玻璃纤维或碳纤维。

进一步地，所述芯模为锥形管，锥度与杆锥度一致，尺寸至少小于锥形杆的内径5MM。

进一步地，所述外模由两半模组成，模具法兰边布有密封胶带，合上后能保持密封。

进一步地，所述树脂是不饱和聚酯树脂或乙烯基树脂或环氧树脂。

本发明的优点是：采用本发明方法纵横纤维用量可按设计强度要求准确控制，且由于纵横方向纤维均受张力作用，纤维充分伸展平直，纤维性能得到充分发挥，采用真空方法导入树脂，产品空隙率极低，纤维含量高达70%，普通玻璃纤维锥形管轴向模量即可达30GPa，同时由于一次模内成型复合材料锥形杆，效率高，外表光滑，无需复杂的打磨处理，不产生粉尘，生产过程中能耗极低。因此在同等刚度要求下可以减少材料用量，节约资源。

附图说明

图1为本发明的预制锥形杆纤维织物结构示意图。

图2为本发明的覆有覆层的芯模的示意图。

图3为本发明的外模的结构示意图。

图4为本发明图3所示外模的侧视图。

具体实施方式

首先，预制锥形杆纤维织物1及辅助件，所述辅助件为：真空袋膜2、复合有树脂导流管3及抽真空管4的导流网5、隔离膜6、脱模布7。本实施例采用机织。

A、锥形杆纤维织物1的预制：采用纤维粗纱预先织成锥筒状织物，环向为纬线1a方向，锥筒状织物的轴向径线1b方向为主要增强材料方向，本发明中纤维材料可以采用玻璃纤维或碳纤维，构成锥形杆的纤维织物为若干只叠套在一起形成锥形杆的织物杆体，本实施例以12层叠套为例。

B、辅助件的制作：真空袋膜2，隔离膜6，脱模布7，导流网5均为市售普通材料，本实施例主要是对其形状进行锥筒状预制，真空袋膜2尺寸为锥形杆尺寸的1.5倍以上，其它尺寸与杆径一致，树脂导流管3和抽真空管4常规复合在锥状筒导流网5的大直径和小直径头处。

然后选择芯模8，本实施例的芯模8为锥形管，锥度与杆锥度一致，尺寸小于锥形杆的内径至少5MM。

在芯模8上先依次套锥筒状真空袋膜2、导流网5、隔离膜6、脱模布7，然后再逐层套上锥形杆纤维织物，在芯模的末端对全部轴向纤维人工施加张力至纤维伸直即可；如图2所示。

接下来将上述处理后的芯模8送入外模9。本实施例的外模9由锥筒状半模9a、锥筒状半模9b（哈夫模）组成，在锥筒状半模9a和锥筒状半模9b的两端各整体成型半圆形的法兰9c，法兰9c边布有密封胶带9d，上下模合模后能保持密封，如图3、4所示。  

在外模9内，真空袋膜2与模具之间通过密封胶条密封，通过抽真空管4对纤维铺层抽真空：在锥筒状的真空袋膜2小直径处连接真空泵，大直径处插上真空表，开始抽真空待芯模8与芯模上的覆层分离后，移去芯模8。抽真空的过程中注意检查真空袋膜2的漏气点，如有漏气，随时补上密封胶，直至真空度≤25mbar，关闭真空泵阀门后，真空压力允许下跌20mbar/30min。

满足上述要求后移开真空表，锥筒状导流布大直径处的树脂导流管3与树脂盛放器连接，吸入树脂，从锥筒状大直径向小直径流，树脂的凝胶时间控制在树脂流至小直径并全部浸透纤维后，继续导流30—60min。等待模内树脂凝胶后，关闭真空泵。本发明中采用的树脂可以是不饱和聚酯树脂，乙烯基树脂，环氧树脂。

最后在常温或加热情况下，使树脂充分固化后，打开外模9，实现脱模，去除辅助件，得成品复合材料杆。

Claims (5)

1.一种圆锥形复合材料杆的制造方法，其特征在于：a、制作锥形杆纤维织物：采用纤维粗纱预先织成锥筒状仿型织物，锥筒状织物的轴向为主要增强材料方向，制造锥形杆纤维织物若干层，由内向外尺寸依次增大；b、将真空袋膜、复合有树脂导流管及抽真空管的导流网、隔离膜、脱模布均制作成与纤维锥形杆仿型的锥体，且真空袋的直径大于纤维锥形杆的1.5倍，导流网、隔离膜、脱模布的直径与纤维锥形杆一致；c、在锥形芯模上先依次套锥筒状真空袋膜、复合有树脂导流管及抽真空管的导流网、隔离膜、脱模布，然后再逐层套上锥形杆纤维织物，在芯模的末端对全部轴向纤维施加张力使纤维伸直；d、将步骤c中的整体送入锥筒状由上下模对合而成的外模内，芯模上真空袋膜的两端向外翻并和外模的两端部之间密封连接后通过抽真空管对纤维铺层抽真空，待芯模与芯模上的覆层分离后，抽去芯模，然后继续通过导流网上的抽真空管对纤维铺层抽真空使环向纤维充分贴模并伸直，至真空度≤25mbar，把树脂导流管通入树脂盛放器中，吸入树脂，树脂的凝胶时间控制在树脂从一端流向另一端，并全部浸透纤维后，继续导流30—60min，该过程保持真空状态；等待模内树脂凝胶后，可在常温或加热情况下使树脂固化成型，脱模后即得成品。

2.根据权利要求1所述的圆锥形复合材料杆的制造方法，其特征在于：所述锥形杆仿型纤维织物材料采用玻璃纤维或碳纤维。

3.根据权利要求1所述的圆锥形复合材料杆的制造方法，其特征在于：所述芯模为锥形管，锥度与杆锥度一致，尺寸至少小于锥形杆的内径5MM。

4.根据权利要求1所述的圆锥形复合材料杆的制造方法，其特征在于：所述外模由两半模组成，模具法兰边布有密封胶带，合上后能保持密封。

5.根据权利要求1所述的圆锥形复合材料杆的制造方法，其特征在于：所述树脂是不饱和聚酯树脂或乙烯基树脂或环氧树脂。