CN104626598A - 一种复合材料油箱及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合材料油箱及其制造方法，涉及储油装置制造技术领域，解决了现有油箱的制造工艺复杂、重量大，焊接处漏油渗油的技术问题。本发明的主要技术方案为：该复合材料油箱的制备方法包括如下步骤：成型出第一壳体，第一壳体的一端敞口设置；成型出第二壳体，第二壳体的一端敞口设置；将第一壳体的敞口端和第二壳体的敞口端粘接，形成一中空壳体，中空壳体为复合材料油箱的内壳；在内壳四周成型出包裹内壳的第三壳体，第三壳体为复合材料油箱的外壳。本发明主要用于以简单的制造工艺制造出强度较高、重量轻的复合材料油箱。

Description

一种复合材料油箱及其制造方法

技术领域

本发明涉及储油装置制造技术领域，尤其涉及一种复合材料油箱及其制造方法。

背景技术

油箱作为各种车辆动力油的存储装置，广泛用于各种车辆中，是车辆的重要组成部分。以装甲车为例，现有装甲车上安装的油箱主要是铝质油箱，该铝质油箱主要是由铝板焊接而成。虽然现有的铝质油箱的强度较好，但是其存在成型工艺复杂、重量大、耐腐蚀性差、焊接处经常回漏油、渗油等问题。

近年来，为了减轻装甲车的重量以及克服其所用铝质油箱所带来的上述问题，装甲车的油箱已经逐渐实现塑料化，塑料油箱可以很好地解决铝质油箱出现的问题，如塑料油箱的重量轻、成本低、能抵御水、污染及其介质的侵蚀作用。

但是，发明人发现目前塑料油箱制备工艺虽然比铝质油箱的制备工艺简单，但是还存在成型复杂的问题；另外现有塑料油箱的强度相对较低，受到外力作用时很容易破损，容易造成燃油外流，甚至引发火灾。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种复合材料油箱及其制造方法，主要目的是进一步简化油箱的成型工艺，并确保油箱的强度及刚度。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种复合材料油箱的制造方法，包括如下步骤：

一种复合材料油箱的制造方法，包括如下步骤：

成型出第一壳体，所述第一壳体的一端敞口设置；

成型出第二壳体，所述第二壳体的一端敞口设置；

将第一壳体的敞口端和第二壳体的敞口端粘接，形成一中空壳体，所述中空壳体为复合材料油箱的内壳；

在所述内壳四周成型出包裹所述内壳的第三壳体，所述第三壳体为所述复合材料油箱的外壳。

前述的复合材料油箱的制造方法，采用第一成型工艺成型出第一壳体的步骤，包括：

制造出用于成型第一壳体的第一模具；

利用第一模具并采用真空袋成型工艺成型出第一壳体；

成型出第二壳体的步骤，包括：

制造出用于成型第二壳体的第二模具；

利用第二模具并采用真空袋成型工艺成型出第二壳体。

前述的复合材料油箱的制造方法，所述第一壳体的材质为纤维增强树脂；所述第二壳体的材质为纤维增强树脂；

其中，所述纤维为碳纤维；

所述树脂，以重量份计，包括如下组分：

80-110重量份的4481B树脂；

0.3-0.7重量份的促进剂；

0.1-0.2重量份的阻聚剂；

1-2重量份的固化剂。

前述的复合材料油箱的制造方法，所述第一模具、第二模具的材质均为玻璃钢材料。

前述的复合材料油箱的制造方法，将第一壳体的敞口端和第二壳体的敞口端粘接，形成一中空壳体的步骤，包括：

将第一加强筋粘接在所述第一壳体或所述第二壳体内；

将第一壳体、第二壳体的敞口端的端面进行打磨处理；

采用胶粘剂将第一壳体的敞口端和第二壳体的敞口端的端面粘接，使第一壳体、第二壳体组合成一中空壳体。

前述的复合材料油箱的制造方法，在所述第一壳体或所述第二壳体上开设有通气孔。

前述的复合材料油箱的制造方法，还包括对所述内壳进行密封测试的步骤，该步骤具体包括：

用真空袋包装所述内壳；

在所述通气孔处密封连接一通气管，所述通气管的另一端伸出所述真空袋，且所述通气管与所述真空袋密封连接；

进行保压密封测试。

前述的复合材料油箱的制造方法，在所述内壳四周成型出包裹所述内壳的第三壳体的步骤，具体为：

以所述复合材料油箱的内壳为模具；

以所述复合材料油箱的内壳为模具，采用真空袋成型工艺在所述内壳四周成型出包裹所述内壳的第三壳体。

前述的复合材料油箱的制造方法，所述纤维为碳纤维；

所述树脂以重量份计，包括如下组分：80-110重量份的4481B树脂；0.3-0.7重量份的促进剂；0.1-0.2重量份的阻聚剂；0.5-1.5重量份的固化剂。

前述的复合材料油箱的制造方法，所述复合材料油箱的内壳壁厚为0.9-1.2mm；所述复合材料油箱的外壳壁厚为1.8-2.2mm。

另一方面，本发明实施例还提供一种复合材料油箱，所述复合材料油箱包括：

第一壳体，所述第一壳体的一端敞口设置；

第二壳体，所述第二壳体的一端敞口设置；

所述第一壳体的敞口端与第二壳体的敞口端对接形成复合材料油箱的内壳；

外壳，所述外壳包裹所述内壳；

其中，所述复合材料油箱由上述任一项所述的方法制造而成。

与现有技术相比，本发明实施例提出的一种复合材料油箱及其制造方法至少具有如下优点：

(1)本发明实施例提供的复合材料油箱的制造方法，首先通过成型出油箱的第一壳体(即，半个内壳)，在通过成型出油箱的第二壳体(即，另外半个内壳)，再将第一壳体、第二壳体对接成油箱的内壳。最后以内壳为模具，在所述内壳四周成型出包裹所述内壳的外壳。通过上述制备方法，一方面简化了模具的设计及制造、简化了油箱壳体的成型工艺，另一方面通过在内壳外成型一包裹内壳的外壳，则进一步增加了油箱的强度。通过上述制造方法制造的复合材料油箱能够克服现有的铝质油箱成型工艺复杂、焊接处漏油、渗油的问题，另外，相对于现有的塑料油箱还进一步简化了成型工艺，确保了强度和刚度。所以，本发明实施例制造的复合材料的油箱能够很好地替代现有的铝质油箱，而应用于装甲车上。

(2)本发明实施例采用真空袋成型工艺成型出复合材料油箱的壳体，在壳体的制备过程中，将预成型体密封在模具和真空袋之间，通过抽真空加压使预成型体固化、成型。该成型不仅简单，而且得到的壳体更加密实、力学性能更好，所制备的复合材料油箱的强度好。

(3)本发明实施例在采用真空袋成型工艺成型出复合材料油箱的壳体时，将导流管设置在导流网的中央，这样使最终成型出的产品的表面质量好。

(4)本发明实施例在对内壳进行密封测试时，预先在第一壳体或第二壳体上开设一通气孔，将通气孔与一连接管连接，该连接管伸出到真空袋外侧(连接管与真空袋密封连接)。这样在真空保压测试时，防止内壳漏气时，而在真空压力下内壳发生变形或被压扁的情况发生。

(5)本发明实施例还在复合材料油箱的内壳粘接有加强筋，以进一步增加油箱壳体的刚度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种复合材料油箱的制造方法的流程图；

图2为本发明提供的第一壳体的成型方法的一实施例示意图；

图3为本发明提供的第一壳体的成型方法的另一实施例示意图；

图4为本发明的复合材料油箱内壳粘接的实施例示意图；

图5为本发明提供的第三壳体的成型方法的一实施例示意图；

图6为本发明一实施例提供的将油管连接至复合材料油箱的示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种复合材料油箱及其制造方法其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如下。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种复合材料油箱的制造方法，该制造方法主要包括如下步骤：

1)成型出第一壳体，所述第一壳体的一端敞口设置；

2)成型出第二壳体，所述第二壳体的一端敞口设置；

3)将第一壳体的敞口端和第二壳体的敞口端粘接，形成一中空壳体，所述中空壳体为复合材料油箱的内壳；

4)在所述内壳四周成型出包裹所述内壳的第三壳体，所述第三壳体为所述复合材料油箱的外壳。

本实施例通过成型工艺首先成型出一端敞口设置的第一壳体、第二壳体，再将第一壳体、第二壳体的敞口端粘接，使第一壳体、第二壳体形成一中空壳体，作为复合材料油箱的内壳。通过如此成型，可以简化成型工艺、以及简化模具的制作，从而降低了复合材料油箱的制造成本。另外，通过成型工艺在复合材料油箱内壳四周成型出包裹内壳的外壳，这种成型方法不仅简单易于实施，而且直接以油箱的内壳作为外壳的模具，进一步简化了模具的制作、降低复合材料油箱的成本。而且，通过在复合材料油箱内壳外设置外壳，可以增强复合材料油箱的强度，提高复合材料油箱的使用寿命。通过上述制造方法制造的复合材料油箱能够克服现有的铝质油箱成型工艺复杂、焊接处漏油、渗油的问题，另外，相对于现有的塑料油箱还进一步简化了成型工艺，确保了强度和刚度。所以，本发明实施例制造的复合材料的油箱能够很好地替代现有的铝质油箱，而应用于装甲车上。

本实施例中的第一壳体、第二壳体可以为一端敞口的长方体、正方体及筒状结构。第一壳体、第二壳体的敞口端的形状、尺寸相匹配，使其粘接后能形成一密封性好的中空壳体结构。在此，第一壳体、第二壳体的形状、尺寸可以完全相同，也可以不相同，具体根据实际情况而定。

较佳地，本实施例中复合材料油箱的内壳的厚度为0.9-1.2mm，优选为1mm；所述复合材料油箱的外壳壁厚为1.8-2.2mm，优选为2mm。

本发明的发明人采用上述复合材料油箱的制造方法制造出1号复合材料油箱，且该复合材料油箱的内壳厚度为1mm，复合材料油箱的外壳厚度为2mm。而用同一种成型方法直接制备2号油箱，2号油箱只具备一层壳体(该壳体由两个半壳粘接而成)，壳体的厚度为3mm。然后该两种复合材料油箱进行强度测试，发现1号复合材料油箱的承受的压力远大于2号复合材料油箱承受的压力。

实施例2

本实施例主要提供一种成型出第一壳体的方法，其包括如下步骤：

1)制造出用于成型第一壳体的第一模具。

根据第一壳体的形状设计出第一模具的图纸，并建立三维实体模型，根据三维实体模型，先制备出木型模具，再根据玻璃钢模具糊制工艺进行糊制，得到用于成型第一壳体的玻璃钢阴模。

对于木型模具的制备，首先制备出整体木型，然后在分型出分割为两部分木型，两部分木型制作为空心。木型制备好后要检验木型的尺寸、斜角、油管凸台位置、工艺边、R角、脱模斜度、分型面尺寸等。加油口的位置做凸台。

2)采用真空袋成型工艺成型出第一壳体；

如图2和图3所示，该步骤具体为：在第一模具内涂覆2-3遍脱模剂后，在第一模具1内壁进行铺层处理，依次铺设至少一层纤维增强材料层2、脱模布以及导流网3，按照设计要求在导流网3表面的相应位置铺设管道、注胶管4及抽气管8，最后用真空袋将铺层与模具内壁包裹起来，形成密封模腔。并在模具端部加密封条7和强芯毡6。将抽气管8、注胶管4分别与真空泵、树脂罐连接。真空保压，对模腔进行抽真空处理，待压力满足要求时，通过注胶管向模腔内注入第一树脂胶液。待第一胶液固化后，进行脱模处理，得到第一壳体。

较佳地，上述的纤维增强材料层为200-400g/m²的碳纤维布，优选使用3K缎纹碳纤维布，具体在铺层时，铺层往工艺边上翻50mm，导流网比铺层小110mm。铺层完毕后，在粘接面的位置要加上随型工装5，来保证四个转角和内表面的平整光滑。

较佳地，在上述成型步骤中，将注胶管设置在导流网的中央位置，这样使最终成型出的产品的表面质量好。

较佳地，本实施例中用第一成型工艺成型出第一壳体的方法中，注胶步骤所使用的第一树脂胶液，以重量份计，包括如下组分：80-110重量份的4481B树脂；0.3-0.7重量份的促进剂；0.1-0.2重量份的阻聚剂；1-2重量份的固化剂。

发明人根据结构力学特性分析，复合材料油箱会通过变形来抵抗回油压力，方形结构的最大变形量在棱边位置，而较大的变形量将导致树脂断裂，进而出现漏油，因此需要选用弹性模量较大的纤维以减小总体变形量，同时辅以断裂延伸率较大的树脂来增加产品变形承受能力。经过发明人多次试验数据分析，同时考虑到铺层时的易铺覆性和随型性，发明人发现确定使用3K缎纹碳纤维增强4481B树脂为油箱的材质，不仅使复合材料油箱的强度较好，可以易于成型。

本实施例中，发明人将真空袋成型工艺与实施例中制造复合材料油箱的思路结合在一起，设计了一种以简单的成型工艺制造出强度好的复合材料油箱。

实施例3

本实施例提供一种制造出第二壳体的方法，具体方法包如下步骤：

1)制造出用于成型出第二壳体的第二模具；

该步骤具体为，首先根据第二壳体的形状设计出图纸，并建立出三维实体模型。随后根据三维实体模型制造出第二模具。第二模具的制造方法可参照实施2中第一模具的制造方法。

2)利用真空袋成型工艺成型出第二壳体；

该步骤可参照实施例2中关于采用真空袋成型工艺成型第一壳体的工艺。

实施例4

本实施例主要提供一种将第一壳体的敞口端和第二壳体的敞口端粘接，形成一中空壳体的步骤，该步骤具体包括：

1)将加强筋粘接在所述第一壳体内和所述第二壳体内；

该步骤还包括加强筋的制备步骤，该步骤具体包括设计加强筋的图纸，根据图纸绘制出三维实体模型，随后根据三维实体模型设计出用于制备加强筋的模具的实体模型，根据加强筋模具的尺寸、形状制备出木模，最后采用手糊成型、真空袋吸胶工艺成型出加强筋。

具体粘接方法为：首先将加强筋的粘接部进行打磨处理，并在加强筋的粘接面、壳体的粘接面都要打上A280胶。打完胶进行粘接，并把多余的胶铲掉。待胶固化后，在粘接面位置糊1层300g/m²短切毡、1层370g/m²的碳纤维布。

2)将第一壳体、第二壳体的敞口端的端面进行打磨处理；

将第一壳体的上沿切掉15mm，将第二壳体的阴模切掉19mm，进行研配，确认该尺寸复合要求后进行粘接。并将粘接面进行打磨处理，直到第一壳体、第二壳体能合上为止。

3)采用胶粘剂将第一壳体的敞口端和第二壳体的敞口端的端面粘接，使第一壳体、第二壳体组合成一中空壳体。

在第一壳体、第二壳体敞口端的端面处均打上A280胶，打胶方式为W型，打胶过程保持连续。打胶完成后，进行粘接。当第一壳体、第二壳体配合到位后，如图4所示，把油箱内壳17立起来，油箱内壳17底下需要垫一块平板20，在第一壳体、第二壳体的粘接面上各加一根铝方盒18(即，跟胶接触的面上要粘上透明胶带)，并用C型夹19固定，上端压砝码21，待胶固化后，即得到油箱内壳。

制造出油箱内壳后，还要进行密封测试，验证油箱内壳是否合格。

实施例5

较佳地，在第一壳体、第二壳体粘接成复合材料油箱的内壳步骤前，还包括：在所述第一壳体或所述第二壳体上开设通气孔的步骤。通过这一步骤在第一壳体上或第二壳体上开设一通气孔，以便在对内壳进行密封测试时，防止由于内壳密封性不好，而使内壳在压力的作用下变形或压扁，而无法修补。

较佳地，该通气孔在复合材料油箱后期使用时还可以作为油箱与油管连接口使用，也可作为其他用途使用；也可在进行密封测试后，用胶将其封堵。

另外，在对内壳进行密封测试的步骤主要为：用真空袋包装内壳；在通气孔处密封连接一通气管，通气管的另一端伸出真空袋，且通气管与所述真空袋密封连接；用真空袋进行保压测试，即抽真空至指定压力，若不掉压，则密封性好，掉压则密封性差。若密封性差则可以边抽真空便刷树脂的方法进行堵漏。

实施例6

本实施例主要提供一种在所述内壳四周成型出包裹所述内壳的第三壳体的步骤，具体为：以所述复合材料油箱的内壳为模具，采用真空袋成型工艺成型出包裹所述内壳的第三壳体。

如图5所示，具体地，在内壳外侧铺设至少一层纤维增强材料层、脱模布以及导流网；在导流网的中央位置铺放注胶管13；用真空袋将铺设有铺层的内壳包裹，并与内壳之间形成密封的模腔；对所述模腔进行抽真空处理、并通过导流管向所述模腔内注入第二树脂胶液；待所述第二树脂胶液固化后，进行脱模处理，得到包裹所述内壳的第三壳体。上述步骤中，在模腔中间注胶，且注胶管用导流网包裹起来，离内壳铺层10cm，围绕内壳一圈，两端抽真空需要引导一个小真空袋14中的强芯毡16上，并通过真空管15抽真空，

较佳地，第二树脂胶液，以重量份计，包括如下组分：80-110重量份的4481B树脂；0.3-0.7重量份的促进剂；0.1-0.2重量份的阻聚剂；0.5-1.5重量份的固化剂。

实施例7

本实施例提供一种油箱的制备方法，还包括配件连接的步骤，如油管的连接；排尘管的连接；气管、附座的连接以及内部气管的连接。

如图6所示，其中，油管的连接步骤具体为：在制备出内壳22后，将带螺栓27的预埋板23粘接于内壳22外部的油管位置。在成型外壳24时，将预埋板23的开设的孔用木板或者层压板堵住，铺层时将预埋板上的螺栓柱露出，在注胶时，螺栓柱范围内贴一块层压板(保证正表面光滑)。外壳24成型完成后，通过画线的方式在外壳24上开与油管位置对应的孔，在孔壁处放入密封胶垫26，使预埋板上的螺栓27通过外壳上的开设的孔外露在外壳外，最后将油管连接体25套入螺栓27内，拧紧螺帽28即完成油管的连接。

排尘管的连接步骤为：将带粘接面的排尘管粘接于油箱内壳内部，在成型外壳后，排尘管开孔，开孔方法：用磁铁找出圆心，慢慢扩孔，扩孔时注意保护排尘管内螺纹。两端法兰带外螺纹与内螺纹相配合，两端法兰上安装锥形封胶垫将带密封胶垫的法兰宁在排尘管两端，拧紧。

气管、附座的连接以及内部气管的连接按照常规的方法进行。

上述步骤结束后，对油箱进行耐压测试。

实施例8

另一方面，本发明实施例还提供一种油箱，油箱包括：第一壳体，第二壳体及外壳。第一壳体的一端敞口设置；所述第二壳体的一端敞口设置；第一壳体的敞口端与第二壳体的敞口端对接形成油箱的内壳；外壳包裹所述内壳；其中，油箱由上述任一项所述的方法制造而成。

较佳地，本发明实施例的油箱还包括加强筋，加强筋粘接在复合材料油箱的第一壳体内和第二壳体内，以进一步增加油箱壳体的刚度，提高其使用寿命。

综上，本发明提供的复合材料油箱的制造方法通过成型出油箱的第一壳体，在通过成型出油箱的第二壳体，再将第一壳体、第二壳体对接成复合材料油箱的内壳。最后以内壳为模具，在内壳四周成型出包裹所述内壳的外壳。通过上述制备方法，一方面简化了模具的设计及制造、简化了油箱壳体的成型工艺，另一方面通过在内壳外成型一包裹内壳的外壳，则进一步增加了油箱的强度。同时，发明人将这种设计思路与真空袋成型工艺结合在一起，设计了一种以简单的成型工艺制造出强度好的复合材料油箱。所以，本发明的复合合材料油箱能够克服现有的铝质油箱成型工艺复杂、焊接处漏油、渗油的问题；另外，相对于现有的塑料油箱还进一步简化了成型工艺，确保了强度和刚度。所以，本发明实施例制造的复合材料的油箱能够很好地替代现有的铝质油箱，而应用于装甲车上。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种复合材料油箱的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

成型出第一壳体，所述第一壳体的一端敞口设置；

成型出第二壳体，所述第二壳体的一端敞口设置；

将第一壳体的敞口端和第二壳体的敞口端粘接，形成一中空壳体，所述中空壳体为复合材料油箱的内壳；

在所述内壳四周成型出包裹所述内壳的第三壳体，所述第三壳体为所述复合材料油箱的外壳。

2.根据权利要求1所述的复合材料油箱的制造方法，其特征在于，成型出第一壳体的步骤，包括：

制造出用于成型第一壳体的第一模具；

利用第一模具并采用真空袋成型工艺成型出第一壳体；

成型出第二壳体的步骤，包括：

制造出用于成型第二壳体的第二模具；

利用第二模具并采用真空袋成型工艺成型出第二壳体。

3.根据权利要求2所述的复合材料油箱的制造方法，其特征在于，所述第一壳体的材质为纤维增强树脂；所述第二壳体的材质为纤维增强树脂；

其中，所述纤维为碳纤维；

所述树脂，以重量份计，包括如下组分：

80-110重量份的4481B树脂；

0.3-0.7重量份的促进剂；

0.1-0.2重量份的阻聚剂；

1-2重量份的固化剂。

4.根据权利要求2所述的复合材料油箱制造的方法，其特征在于，所述第一模具、第二模具的材质均为玻璃钢材料。

5.根据权利要求1所述的复合材料油箱的制备方法，其特征在于，将第一壳体的敞口端和第二壳体的敞口端粘接，形成一中空壳体的步骤，包括：

将第一加强筋粘接在所述第一壳体和所述第二壳体内；

将第一壳体、第二壳体的敞口端的端面进行打磨处理；

采用胶粘剂将第一壳体的敞口端和第二壳体的敞口端的端面粘接，使第一壳体、第二壳体组合成一中空壳体。

6.根据权利要求5所述的复合材料油箱的制备方法，其特征在于，所述第一壳体或所述第二壳体上开设有通气孔。

7.根据权利要求6所述的复合材料油箱的制备方法，其特征在于，还包括对所述内壳进行密封测试的步骤，该步骤具体包括：

用真空袋包装所述内壳；

在所述通气孔处密封连接一通气管，所述通气管的另一端伸出所述真空袋，且所述通气管与所述真空袋密封连接；

进行保压密封测试。

8.根据权利要求4所述的复合材料油箱的制备方法，其特征在于，在所述内壳四周成型出包裹所述内壳的第三壳体的步骤，具体为：

以所述复合材料油箱的内壳为模具，采用真空袋成型工艺在所述内壳四周成型出包裹所述内壳的第三壳体。

9.根据权利要求8所述的复合材料油箱的制备方法，其特征在于，所述第三壳体的材质为纤维增强树脂；其中

所述纤维为碳纤维；

所述树脂以重量份计，包括如下组分：80-110重量份的4481B树脂；0.3-0.7重量份的促进剂；0.1-0.2重量份的阻聚剂；0.5-1.5重量份的固化剂；

所述复合材料油箱的内壳壁厚为0.9-1.2mm；所述复合材料油箱的外壳壁厚为1.8-2.2mm。

10.一种复合材料油箱，所述复合材料油箱包括：

第一壳体，所述第一壳体的一端敞口设置；

第二壳体，所述第二壳体的一端敞口设置；

所述第一壳体的敞口端与第二壳体的敞口端对接形成复合材料油箱的内壳；

外壳，所述外壳包裹所述内壳；

其中，所述复合材料油箱由权利要求1-9任一项所述的方法制造而成。