CN102729488B - 碳纤维复合材料臂架、其生产方法及包括其的混凝土泵车 - Google Patents

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Abstract

本发明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。

Description

碳纤维复合材料臂架、其生产方法及包括其的混凝土泵车
技术领域
本发明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。
背景技术
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：
(1)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。
发明内容
本发明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，在本发明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：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S1中具有第一状态的气囊中气体压力为0.1MPa～0.3MPa；步骤S21中真空袋抽真空至-0.1MPa～-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℃～70℃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℃～180℃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℃～120℃，保温处理1～2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℃～180℃，保温处理2～3小时；
进一步地，上述步骤S1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S1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S1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。
在本发明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。
在本发明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。
本发明的有益效果：本发明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，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明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、用于进一步理解本发明，附图示出了本发明的优选实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。图中：
图1示出了根据本发明实施例的碳纤维复合材料臂架的剖视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明，而不能限制本发明，本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
在本发明名词“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％的树脂材料混合浸渍形成的预浸料，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。本发明所使用的“碳纤维预浸料”使用现有技术中生产方法即可。
在本发明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方法中通过可伸缩气囊和箱型模具箱型模具的配合使用，简化了碳纤维复合材料臂架的生产过程，消除了热压罐的使用，降低了设备成本以及生产成本。
在本发明的一种优选实施方式中，上述碳纤维复合材料臂架的生产方法的步骤S2压缩定型的过程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；对碳纤维预浸料进行第二次压缩定型，获取第二过渡组件。
在上述碳纤维复合材料臂架的生产方法中将压缩步骤分为两步进行，在使用箱体模具之前增加了使用真空袋的步骤，该步骤利用具有第一状态的气囊的固定结构，通过对真空袋抽真空，使得真空袋逐渐缩小，并向具有第一状态的气囊方向压迫碳纤维预浸料使其结构紧凑，将碳纤维预浸料收拢在具有第一状态的气囊外表面上。在此基础上，进一步将引入结构固定的箱型状模具，并在箱型状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将已被真空袋收拢的碳纤维预浸料向箱型模具内表面的方向压迫，进而使得碳纤维预浸料具有更为紧凑的结构。
在上述碳纤维复合材料臂架的生产方法中第一状态的气囊中气体压力、具有第二状态的气囊中气体压力以及真空袋抽真空的压力都可以根据实际应用进行确认，在本发明的一种优选实施方式中，上述碳纤维臂架的生产方法步骤S1中具有第一状态的气囊中气体压力为0.2MPa～0.4MPa；步骤S21中真空袋抽真空至-0.1MPa～-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.。在上述压力范围内具有能保证预浸料的铺层稳定同时被压实的好处。
为了进一步加固本发明所制备的碳纤维复合材料臂架的强度，在上述碳纤维复合材料臂架的生产方法的步骤S4中优选在升温固化处理之前对第二过渡组件进行热缩的步骤，热缩的步骤为：将第二过渡组件在40℃～70℃下保温保压处理30～60分钟。在该过程中，将温度升至40℃～70℃对碳纤维预浸料进行预热，使得混合在碳纤维预浸料中树脂粘度适度降低，使其内部气泡与碳纤维预浸料脱离，同时，具有第二状态的气囊中气体在升温后热胀，向外压迫碳纤维预浸料，进而使得碳纤维预浸料气泡排除，进一步紧凑碳纤维预浸料的结构，有利于提高所制成的碳纤维复合材料臂架的强度。
在上述碳纤维复合材料臂架的生产方法的步骤S4中将第二过渡组件进行升温固化的步骤中可以根据所采用树脂的种类进行合理分析所需要的固化温度。在本发明的一种优选实施方式中，上述步骤S4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℃～180℃下保温处理2-8小时。
优选地，上述步骤S4中将第二过渡组件进行升温固化的步骤包括：S41一次固化和S42二次固化。S41一次固化为将第二过渡组件缓慢升温至100℃～120℃，保温处理1～2小时；S42二次固化为将完成一次固化后的第二过渡组件缓慢升温至150℃～180℃，保温处理2～3小时。在该过程中对第二过渡组件中碳纤维预浸料进行两次加温固化，第一次固化时，控制温度在100℃～120℃，有利于促使碳纤维预浸料均匀可控固化，降低固化不均所引起的所制备碳纤维复合材料臂架内应力不均衡，同时有利于减少因固化发热导致产生气泡或爆聚的现象；第二次固化时，控制温度在150℃～180℃，以进一步促进树脂交联固化，得到较好的交联密度，进而提高的所制备碳纤维复合材料臂架强度。在上述碳纤维复合材料臂架的生产方法中为了便于完成固化后的冷却脱模处理，
优选地，在步骤S1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。上述所采用的脱模剂选用市面上常用的脱模剂即可，本领域技术人员能够合理选择脱模剂的类型，此处不再赘述。
在上述碳纤维复合材料臂架的生产方法中为了更好地进行一次压缩成型过程中的抽真空处理，优选地，在步骤S1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。带孔隔离膜的设置有利于在真空袋与碳纤维预浸料之间形成适当距离，避免抽真空时碳纤维预浸料堵塞真空袋的抽气孔，有利于抽真空处理的顺利进行。透气毡的设置有利于分离带孔隔离膜与真空袋，透气毡中的透气孔进一步便于抽真空处理气体的流动。脱模布的设置有利于在冷却脱模处理过程中将带孔隔离膜与碳纤维预浸料分离。
为了便于由上述碳纤维复合材料臂架的生产方法所制备的碳纤维复合材料臂架的使用，优选地，上述步骤S1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复合材料臂架的相应位置上。将金属连接件预埋在碳纤维预浸料内，不但减少了将金属连接件安装在碳纤维复合材料臂架上的步骤，同时还有利于使得金属连接件与碳纤维复合材料臂架整体成型，可实现降低了连接处缺陷点，提高连接更为稳定，进而提高碳纤维复合材料臂架的使用寿命及安全性能。
为了更好地提高金属连接件与碳纤维复合材料臂架的连接稳定性，优选地，在步骤S4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，干燥后获取碳纤维复合材料臂架。在金属连接件和碳纤维预浸料固化物结合处涂抹胶黏剂，避免了金属件的电化学腐蚀，提升了臂架的使用寿命及安全性能。
在实际操作中所选用的胶黏剂选用市售产品即可，优选地，选择高韧性胶黏剂，对于胶黏剂的选择本领域技术人员能够合理分析，在此不再赘述。
如图1所示，本发明的一种具体的实施方式中，先通过可伸缩气囊1的充放气口11向可伸缩气囊1进行一次充气，形成具有第一状态的气囊，在具有第一状态的气囊的外表面上喷涂脱模剂，将碳纤维预浸料2铺放在喷涂有脱模剂的具有第一状态的气囊外表面上，并将金属连接件预埋在碳纤维预浸料形成碳纤维复合材料臂架的相应位置上。在碳纤维预浸料2外表面上依次铺放依次铺设脱模布4、带孔隔离膜5、以及透气毡6形成第一过渡组件。将第一过渡组件放入真空袋3中密封，并对真空袋3抽真空，在抽真空后的真空袋3与具有第一状态的气囊之间的相互作用下对碳纤维预浸料进行第一次压缩定型，获取中间过渡组件。将中间过渡组件放入圆筒状模具内部，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；在具有第二状态的气囊与箱型模具之间的相互作用下对碳纤维预浸料进行第二次压缩定型，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，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。
由上述方法所提供的碳纤维复合材料臂架，充分利用了碳纤维复合材料的强度与钢的强度相近，但密度仅为钢的1/4的优点，在保证臂架的高强度与安全性的同时，使臂架的重量降低40％以上，有利于制备长臂架。同时，充分利用了碳纤维复合材料高比强度、高比模量、耐腐蚀、耐疲劳及良好的可设计性的优点，提高了碳纤维复合材料臂架的各方面性能。且通过合理的设置方法大幅度的降低了设备成本和加工成本。另外，碳纤维复合材料臂架具有良好的耐疲劳性能和耐腐蚀性能，且碳纤维复合材料具有良好的阻尼性能，减小了臂架的震动，提高了泵车的使用性能及安全性能。
具有上述碳纤维复合材料臂架的混凝土泵车，有利于实现混凝土泵车轻量化、超长化的发展。。
以下将根据具体实施方式进一步说明本发明的有益效果。
实施例1
碳纤维预浸料：重量原料为70％日本东丽公司生产的纤维材料T300碳纤维和重量含量为30％的以上海合成树脂研究所生产的以AG-80环氧树脂为主的树脂基体。
生产方法：
先通过可伸缩气囊1的充放气口11向可伸缩气囊1进行一次充气，形成内部压力为0.3MPa的具有第一状态的气囊，形成具有第一状态的气囊，在具有第一状态的气囊的外表面上铺放将碳纤维预浸料2形成第一过渡组件。将第一过渡组件放入真空袋3中密封，并对真空袋3抽真空至内部压力为-0.1MPa，在抽真空后的真空袋3与具有第一状态的气囊之间的相互作用下对碳纤维预浸料进行第一次压缩固定，获取中间过渡组件。将中间过渡组件放入圆筒状模具内部，并进一步向具有第一状态的气囊内部充气，形成内部压力为0.6MPa的具有第二状态的气囊；在具有第二状态的气囊与圆筒状模具之间的相互作用下对碳纤维预浸料进行第二次压缩固定，获取第二过渡组件，将第二过渡组件放入烘箱中缓慢升温至40℃下保压处理70分钟，然后缓慢升温至100℃进行第一次固化，保压处理1h，进一步升温至150℃进行第二次固化，保压处理3h，固化后冷却脱模，干燥后获取碳纤维复合材料臂架。
实施例2
碳纤维预浸料：重量含量为50％的日本东丽公司生产纤维材料T700纤维和重量含量为50％的以蓝星集团无锡树脂厂生产的以E-51环氧树脂为主的树脂基体。
生产方法：
先通过可伸缩气囊1的充放气口11向可伸缩气囊1进行一次充气，形成内部压力为0.2MPa的具有第一状态的气囊，形成具有第一状态的气囊，在具有第一状态的气囊的外表面上喷涂AXEL公司的WB-411型脱模剂，将碳纤维预浸料2铺放在喷涂有脱模剂的具有第一状态的气囊外表面上，将第一过渡组件放入真空袋3中密封，并对真空袋3抽真空至内部压力为-0.07MPa，在抽真空后的真空袋3与具有第一状态的气囊之间的相互作用下对碳纤维预浸料进行第一次压缩固定，获取中间过渡组件。将中间过渡组件放入圆筒状模具内部，并进一步向具有第一状态的气囊内部充气，形成内部压力为0.8MPa的具有第二状态的气囊；在具有第二状态的气囊与圆筒状模具之间的相互作用下对碳纤维预浸料进行第二次压缩固定，获取第二过渡组件，将第二过渡组件放入烘箱中缓慢升温至50℃保压处理60分钟，缓慢升温至100℃进行第一次固化，保压处理2h，进一步升温至150℃进行第二次固化，保压处理3h，进行第二次固化。固化后冷却脱模，获取碳纤维臂架。
实施例3
碳纤维预浸料：重量含量为60％的日本东丽公司生产纤维材料T700纤维和重量含量为40％的ACG公司生产的以MTM82型酚醛树脂为主的基体树脂。
生产方法：
先通过可伸缩气囊1的充放气口11向可伸缩气囊1进行一次充气，形成内部压力为0.4MPa的具有第一状态的气囊，形成具有第一状态的气囊，在具有第一状态的气囊的外表面上喷涂脱模剂，将预浸料2铺放在喷涂有脱模剂的具有第一状态的气囊外表面上。在预浸料2外表面上依次铺放依次铺设脱模布4、带孔隔离膜5、以及透气毡6形成第一过渡组件。将第一过渡组件放入真空袋3中密封，并对真空袋3抽真空至内部压力为-0.085MPa，在抽真空后的真空袋3与具有第一状态的气囊之间的相互作用下对预浸料进行第一次压缩固定，获取中间过渡组件。将中间过渡组件放入圆筒状模具内部，并进一步向具有第一状态的气囊内部充气，形成内部压力为0.7MPa的具有第二状态的气囊；在具有第二状态的气囊与圆筒状模具之间的相互作用下对预浸料进行第二次压缩固定，获取第二过渡组件，将第二过渡组件放入烘箱中缓慢升温至40℃保压处理60分钟，进行热缩处理，进一步缓慢升温至120℃进行固化，保压处理1h，进一步升温至180℃进行二次固化，保压处理2.h。固化后冷却脱模，获取臂架。
实施例4
碳纤维预浸料：重量含量为50％的日本东丽公司生产纤维材料T700纤维和重量含量为50％的以上海怡康化工材料有限公司生产的以WH-2000型环氧树脂为主的基体树脂。
生产方法：
先通过可伸缩气囊1的充放气口11向可伸缩气囊1进行一次充气，形成内部压力为0.3MPa的具有第一状态的气囊，形成具有第一状态的气囊，在具有第一状态的气囊的外表面上喷涂脱模剂，将碳纤维预浸料2铺放在喷涂有脱模剂的具有第一状态的气囊外表面上，并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。在碳纤维预浸料2外表面上依次铺放依次铺设脱模布4、带孔隔离膜5、以及透气毡6形成第一过渡组件。将第一过渡组件放入真空袋3中密封，并对真空袋3抽真空至内部压力为-0.08MPa，在抽真空后的真空袋3与具有第一状态的气囊之间的相互作用下对碳纤维预浸料进行第一次压缩固定，获取中间过渡组件。将中间过渡组件放入圆筒状模具内部，并进一步向具有第一状态的气囊内部充气，形成内部压力为0.7MPa的具有第二状态的气囊；在具有第二状态的气囊与圆筒状模具之间的相互作用下对碳纤维预浸料进行第二次压缩固定，获取第二过渡组件，将第二过渡组件放入烘箱中缓慢升温至70℃保压处理40分钟，进行热缩处理，进一步缓慢升温至110℃进行固化，保压处理1.5h，进一步升温至165℃进行二次固化，保压处理2.5h。固化后冷却脱模，在金属连接件和碳纤维预浸料固化物结合处涂抹北京伊诺瓦公司生产的Adadite 2011型胶黏剂获取碳纤维臂架。
对比例1
碳纤维预浸料：同实施例1
生产方法：采用中国专利申请第201010524104.4号中方法制备，方法如下：
将碳纤维预浸料铺放在芯模外表面上，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。
将由上述实施例1-4和对比例1所制备的碳纤维臂架的更方面性能进行测试，测试结果如表1所示。
表1
  实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   对比例1
  密度   约1.62g/cm3   约1.5g/cm3   约1.56g/cm3   约1.5g/cm3   1.6g/cm3
  耐腐蚀性   良好   良好   良好   良好   良好
  使用寿命   约10年   约10年   约10年   约10年   约10年
  生产成本   约35万/吨   约30万/吨   约33万/吨   约29万/吨   约50万/吨
由表1中数据可知，采用上述实施例1-4所制备的碳纤维臂架与使用对比文件1所制备的碳纤维臂架的更方面性能差不多，但明显的降低了生产成本，而且在制备过程中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。
本发明所提供碳纤维复合材料臂架的生产方法不仅适用于碳纤维预浸料，其也适用于其他材料的预浸料，例如玻璃纤维预浸料以及玄武岩纤维等，这些都属于本发明的保护范围。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一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复合材料臂架。
2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料臂架的生产方法，其特征在于，在所述步骤S2进一步包括如下步骤：
S21、一次压缩定型：将所述第一过渡组件放入真空袋中密封，并对所述真空袋抽真空，在抽真空后的真空袋中对所述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：将所述中间过渡组件放入箱型模具内部，并向气囊内部充气，形成具有第二状态的气囊；对所述碳纤维预浸料进行第二次压缩定型，获取第二过渡组件。
3.根据权利要求2所述的碳纤维复合材料臂架的生产方法，其特征在于，所述步骤S1中所述具有第一状态的气囊中气体压力为0.1MPa～0.3MPa；所述步骤S21中所述真空袋抽真空至—0.1MPa～—0.07MPa；所述步骤S22中具有第二状态的气囊中气体压力为0.6MPa～0.8MPa。
4.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料臂架的生产方法，其特征在于，在所述步骤S3中升温固化处理之前还包括对所述第二过渡组件进行热缩的步骤，所述进行热缩的步骤为：
将所述第二过渡组件在40℃～70℃下保温保压处理30～60分钟。
5.根据权利要求4所述的碳纤维复合材料臂架的生产方法，其特征在于，所述步骤S3中将所述第二过渡组件进行升温固化的步骤为：将所述第二过渡组件在100℃～180℃下保温处理2-8小时。
6.根据权利要求5所述的碳纤维复合材料臂架的生产方法，其特征在于，所述步骤S3中将所述第二过渡组件进行升温固化的步骤为：
S41、一次固化：将所述第二过渡组件缓慢升温至100℃～120℃，保温处理1～2小时；
S42、二次固化：将完成一次固化后的所述第二过渡组件缓慢升温至150℃～180℃，保温处理2～3小时。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的碳纤维复合材料臂架的生产方法，其特征在于，所述步骤S1中，进一步包括：
S11、所述具有第一状态的气囊外表面喷涂脱模剂；
S12、将所述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。
8.根据权利要求7所述的碳纤维复合材料臂架的生产方法，其特征在于，所述步骤S1中，进一步包括：
S13、在铺放在具有第一状态的气囊外表面的所述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，形成所述第一过渡组件。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的碳纤维复合材料臂架的生产方法，其特征在于，所述步骤S1中在所述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所述碳纤维预浸料形成碳纤维复合材料臂架的相应位置上。
10.根据权利要求9所述的碳纤维复合材料臂架的生产方法，其特征在于，所述步骤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，干燥后获取所述碳纤维复合材料臂架。
11.一种碳纤维复合材料臂架，其特征在于，所述碳纤维复合材料臂架由权利要求1至10中任一项所述的方法制备而成。
12.一种混凝土泵车，其中设有臂架，其特征在于，所述臂架为权利要求11所述的碳纤维复合材料臂架。
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