CN103587126A - 轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺及所得船舵 - Google Patents

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杨小庆
郑晓谦
孙攀
马永杰
钱星宇
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    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B29C70/342—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation using isostatic pressure
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Abstract

本发明提供一种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺及所得船舵，在船舵芯模上塑造成船舵形状，形成预成型体，在预成型体内部放置真空密封袋，将预成型体放入船舵外模中，使用真空密封袋与外部真空袋密封固化成型，得到该种碳纤维复合材料船舵；该种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺，所用材料均为预浸料，相对于一般复合材料船舵，能够精确控制船舵的树脂含量，降低船舵内部的孔隙率。选用预浸料由单向和织物构成，单向预浸料能提供主承力方向更大的强度和刚度，织物预浸料能提供纵向强度以及剪切强度，还能提供更美观的表面，提高船舵的韧性和手感舒适度。

Description

轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺及所得船舵
技术领域
   本发明涉及一种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺及所得船舵。
背景技术
    碳纤维复合材料具有优异的力学性能和化学性能，如比强度高，比模量大，抗疲劳性能好，耐化学腐蚀性好等优点。它的比重不到钢的1/4，抗拉强度在1700-3100MPa以上，比强度是钢的15倍以上，抗拉弹性模量为150GPa，钢的模量是210GPa，比模量是钢的4倍，使用碳纤维复合材料制作的船舵能够在满足船舵所需力学性能要求的要求下，减轻船舵的质量，满足了现在提倡的低碳生活目标。
    现在已有碳纤维复合材料船舵被制作，但是存在着制品内部孔隙率高，树脂分布不均匀且树脂含量不可控等缺点，严重影响船舵的整体性能。
    上述问题是在船舵的设计与生产过程中应当予以考虑并解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺及所得船舵解决现在已有碳纤维复合材料船舵被制作，但是存在着制品内部孔隙率高，树脂分布不均匀且树脂含量不可控等缺点，严重影响船舵的整体性能的问题。
本发明的技术解决方案是：
一种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺，在船舵芯模上塑造成船舵形状，形成预成型体，在预成型体内部放置真空密封袋，将预成型体放入船舵外模中，使用真空密封袋与外部真空袋密封固化成型，得到该种碳纤维复合材料船舵。
优选地，所述碳纤维复合材料船舵使用热压罐或真空袋压法制造。
优选地，制备所述预成型体时，将预浸料在船舵芯模上塑造成船舵形状，形成预成型体；在预成型体内放置真空密封袋；将预成型体放入船舵外模中，合模；在模具外部使用外部真空袋与真空密封袋将预成型体以及船舵模具密封，对预成型体进行充气，使真空密封袋膨胀相对船舵外模的内壁挤压预成型体，得到该种碳纤维复合材料船舵。
优选地，所述预浸料包括碳纤维、芳纶纤维或其它高强纤维材料。
优选地，所述预浸料包括单向和织物预浸料。
优选地，所述预浸料中使用的树脂为环氧树脂。
 优选地，该碳纤维复合材料船舵制造工艺包含芯模表面处理、预浸料裁剪、预浸料铺层、预成型体定形、固化、成型。
一种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵，由上述的制造工艺制得。
本发明一种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺及所得船舵，内部孔隙率低、树脂含量可控。通过对预成型体进行充气，使内部气袋膨胀相对外部模具内壁挤压预成型体，形成碳纤维船舵，由于外膜的存在，能够保证该种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺的表面光滑，且易于操作控制和日常维护保养。该种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺，利用热压罐或真空袋压法制造，相对于金属船舵，能够减轻船舵的重量，有利于节能，力学性能更好，耐腐蚀性能更强，便于维护，且外表面光滑程度可以达到A级镜面效果。
该种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺，所用材料均为预浸料，相对于一般复合材料船舵，能够精确控制船舵的树脂含量，降低船舵内部孔隙率，有效增加船舵的强度。选用预浸料由单向和织物构成，单向预浸料能提供主承力方向更大强度和刚度，织物预浸料能提供纵向强度以及剪切强度，还能提供更美观的表面，提高船舵韧性和手感舒适度。
本发明的有益效果是：本发明一种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺及所得船舵，所用材料均为预浸料，相对于一般碳纤维复合材料船舵，能够精确控制船舵的树脂含量，降低船舵内部的孔隙率。选用预浸料由单向和织物构成，单向预浸料能提供主承力方向更大的强度和刚度，织物预浸料能提供纵向强度以及剪切强度，还能提供更美观的表面，提高船舵的韧性和手感舒适度。该种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺，内部孔隙率低、树脂含量可控。通过对预成型体进行充气，使内部气袋膨胀相对外部模具内壁挤压预成型体，形成碳纤维船舵，由于外膜的存在，能够保证该种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺的表面光滑，易于操作使用和日常维护保养。
附图说明
    图1是本发明实施案例的结构示意图；
    图2是本发明实施例中船舵舵杆的截面示意图；
图3是本发明实施例的生产流程示意图；
其中：1-预成型体，2-真空密封袋，3-外模，4-外部真空袋。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
如图1和图2所示，本实施例提供一种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺，在船舵芯模上塑造成船舵形状，形成预成型体1，在预成型体1内部放置真空密封袋2，将预成型体1放入船舵外模3中，使用真空密封袋2与外部真空袋4密封固化成型，得到该种碳纤维复合材料船舵。制备所述预成型体1时，将预浸料在船舵芯模上塑造成船舵形状，形成预成型体1；在预成型体1内放置真空密封袋2；将预成型体1放入船舵外模3中，合模；在模具外部使用外部真空袋4与真空密封袋2将预成型体1以及船舵模具密封，对预成型体1进行充气，使真空密封袋2膨胀相对船舵外模3的内壁挤压预成型体1，得到该种碳纤维复合材料船舵。
所述预浸料包括碳纤维、芳纶纤维或其它增强纤维、单向和织物预浸料。所述预浸料中使用的树脂为环氧树脂。如图3所示，该碳纤维复合材料船舵制造工艺包含芯模表面处理、预浸料裁剪、预浸料铺层、预成型体1定形、固化、成型。
本实施例提供一种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵，由所述的制造工艺制得。
本实施例一种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺，内部孔隙率低、树脂含量可控。通过对预成型体1进行充气，使内部气袋膨胀相对外部模具内壁挤压预成型体1，形成碳纤维船舵，由于外膜的存在，能够保证该种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺的表面光滑，且易于使用操作控制和日常维护保养。该种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺，利用热压罐或真空袋压法制造，相对于金属船舵，能够减轻船舵的重量，力学性能更好，耐腐蚀性能更强，便于维护，且外表面光滑程度可以达到A级镜面效果。
该种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺，所用材料均为预浸料，相对于一般碳纤维复合材料船舵，能够精确控制船舵的树脂含量，降低船舵内部的孔隙率。选用预浸料由单向和织物构成，单向预浸料能提供主承力方向更大的强度和刚度，织物预浸料能提供纵向强度以及剪切强度，还能提供更美观的表面。芳纶或其它增强纤维材料的加入不但降低了成本还提高船舵的韧性。
本实施例的有益效果是：本实施例一种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺及所得船舵，所用材料均为预浸料，相对于一般碳纤维复合材料船舵，能够精确控制船舵的树脂含量，降低船舵内部的孔隙率。选用预浸料由单向和织物构成，单向预浸料能提供主承力方向更大的强度和刚度，织物预浸料能提供纵向强度以及剪切强度，还能提供更美观的表面。芳纶或其它增强纤维的加入可以降低生产成本、提高船舵韧性和手感舒适度。
该种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺，内部孔隙率低、树脂含量可控。通过对预成型体进行充气，使内部气袋膨胀相对外部模具内壁挤压预成型体，形成碳纤维船舵，由于外膜的存在，能够保证该种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺的表面光滑，且易于使用操作和日常维护保养。
除上述所述实施方案，本发明专利产品还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明专利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺，其特征在于：在船舵芯模上塑造成船舵形状，形成预成型体，在预成型体内部放置真空密封袋，将预成型体放入船舵外模中，使用真空密封袋与外部真空袋密封固化成型，得到该种碳纤维复合材料船舵。
2.如权利要求1所述的轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺，其特征在于：所述碳纤维复合材料船舵使用热压罐或真空袋压法制造。
3.如权利要求1所述的轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺，其特征在于：制备所述预成型体时，将预浸料在船舵芯模上塑造成船舵形状，形成预成型体；在预成型体内放置真空密封袋；将预成型体放入船舵外模中，合模；在模具外部使用外部真空袋与真空密封袋将预成型体以及船舵模具密封，对预成型体进行充气，使真空密封袋膨胀相对船舵外模的内壁挤压预成型体，得到该种碳纤维复合材料船舵。
4.如权利要求3所述的轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺，其特征在于：所述预浸料包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维。
5.如权利要求3所述的轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺，其特征在于：所述预浸料包括单向和织物预浸料。
6.如权利要求3所述的轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺，其特征在于：所述预浸料中使用的树脂为环氧树脂。
7.如权利要求1-6任一项所述的轻量化高强度碳纤维复合材料船舵的制造工艺，其特征在于：该碳纤维复合材料船舵制造工艺包含芯模表面处理、预浸料裁剪、预浸料铺层、预成型体定形、固化、成型。
8.一种轻量化高强度碳纤维复合材料船舵，其特征在于：由权利要求1-7所述的制造工艺制得。
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