CN111409292A - 一种变截面碳纤维复合管的温态液压成形工艺和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变截面碳纤维复合管的温态液压成形工艺及装置，先在等截面碳纤维复合管内部衬垫一层橡胶管；然后使用金属环将等截面碳纤维复合管和橡胶管的两端面箍住；然后将含有橡胶管的等截面碳纤维复合管放到具有温控功能和变截面型腔的模具内，然后对模具进行加热，使等截面碳纤维复合管软化，封堵等截面碳纤维复合管两端；再向等截面碳纤维复合管内充入液压流体，使等截面碳纤维复合管发生胀形，胀形后的碳纤维复合管与模具贴合，接着保压，冷却后取出橡胶管，获得变截面的碳纤维复合管。本发明可用于获得一些难成形的变截面的复杂碳纤维符合管件。

Description

一种变截面碳纤维复合管的温态液压成形工艺和装置
技术领域
本发明属于碳纤维复合管件成形技术领域，特别是一种变截面碳纤维复合管的温态液压成形工艺及装置。
背景技术
碳纤维由于具有较大的比强度和比模量等优良性能，已被愈加广泛地运用到轻量化设计和制造工艺中来。传统的碳纤维复合材料成形工艺包括手糊工艺、液体模塑、拉挤成形、缠绕成形等。而用于碳纤维复合管件成形最为普遍的工艺为缠绕成形工艺。缠绕成形工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模，获得制品。但是这种工艺只能获得各处截面都相等的简单管件，对于获得一些变截面的复杂管件，采用缠绕成形工艺方法存在的问题是管件成形后没法将管件内的芯模抽出来，由于这样的局限性，碳纤维复合管变截面管件的成形需要更加优良的成形工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变截面碳纤维复合管的温态液压成形工艺及装置，以用于获得一些难成形的变截面的复杂碳纤维符合管件。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种变截面碳纤维复合管的温态液压成形工艺，先在等截面碳纤维复合管内部衬垫一层橡胶管；然后使用金属环将等截面碳纤维复合管和橡胶管的两端面箍住；然后将含有橡胶管的等截面碳纤维复合管放到具有温控功能和变截面型腔的模具内，然后对模具进行加热，使等截面碳纤维复合管软化，封堵等截面碳纤维复合管两端；再向等截面碳纤维复合管内充入液压流体，使等截面碳纤维复合管发生胀形，胀形后的碳纤维复合管与模具贴合，接着保压，冷却后取出橡胶管，获得变截面的碳纤维复合管。
一种变截面碳纤维复合管的温态液压成形装置，包括设有上模和下模的模具、左密封块、右密封块、金属环、橡胶管、加热装置；所述橡胶管用于衬垫在等截面碳纤维复合管内部；所述金属环用于箍住等截面碳纤维复合管和橡胶管的两端面；所述上模和下模之间设有碳纤维复合管成型所需的变截面型腔；所述模具的左右两侧分别设有封堵孔，分别用于左密封块、右密封块的给进，所述左密封、右密封块通过封堵孔进入模具，以顶住等截面碳纤维复合管两端的金属环；所述左密封块或右密封块设有液压注入口，用于向等截面碳纤维复合管内充入液压流体，所述加热装置用于对模具进行加热。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：
(1)本发明的成形工艺及成形设备应用范围广，生产速度快：可以通过改变模具的形状则可灵活地加工出各种复杂截面的管件。
(2)在等截面碳纤维复合管内部衬垫一层橡胶管，避免了高压液体和软化的等截面碳纤维复合管基体直接接触，从而防止高压油污染和破坏碳纤维复合管；橡胶管具有较好的弹性，在高压液体作用下能与碳纤维复合管协同变形。
(3)成形过程中，碳纤维复合管两端采用金属环箍住，避免了密封块和碳纤维复合管端面的直接接触，防止密封块在轴向密封载荷作用下压垮碳纤维复合管端面，金属环与橡胶管紧密连接，能防止高压油穿透连接面。
附图说明
图1为本发明碳纤维复合管的温态液压成形工艺的工作原理示意图。
图2本发明模具中冷却水管排布示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
本发明的一种碳纤维复合管的温态液压成形工艺，实现本工艺的装置如图1所示，包括上模2、下模4、左密封块7、右密封块3、金属铁环6、橡胶管8、加热装置。
工作前，先根据待获得的碳纤维复合管件的截面形状以确定所需模具，并在液压机上更换，选取待加工的等截面碳纤维复合管件9，在等截面碳纤维复合管件9内部衬垫一层与碳纤维复合管件9内径相匹配的橡胶管8，并把等截面碳纤维复合管件9和橡胶管8的两端面用金属铁环6箍住。然后将经过上述步骤处理过的碳纤维复合管件9放入模具中。所述上模2和下模4之间设有碳纤维复合管9所需成型的变截面型腔；通过加热装置对模具进行加热并反馈模具实时温度，使上模2和下模4温度达到80℃至150℃时，使等截面碳纤维复合管9基体软化。所述模具的左右两侧分别设有封堵孔，分别用于左密封块7、右密封块3的给进，利用液压缸、电动缸或其他直线驱动机构驱动左密封块7、右密封块3通过封堵孔进入模具导向区，以顶住等截面碳纤维复合管9两端的金属铁环6；实现密封块和金属铁环6以及橡胶管8之间的密封。所述左密封块(7)或右密封块(3)设有正对金属铁环6的液压注入口(未示出)，接着在橡胶管8内通入高压液体，高压液体让橡胶管8和等截面碳纤维复合管9发生胀形，胀形后的碳纤维复合管9会贴合模具，接着保压1-2小时。保压完成后，冷却后取出橡胶管8，则可获得所需截面形状的碳纤维复合管成形件。
作为一种实施方式，所述加热装置为设置在上模2和下模4内的多个加热棒1，所述模具内嵌有温度传感器，温度传感器和加热棒1与温控仪10电连接，利用温控仪10 控制加热棒1对上模2和下模4进行加热并反馈模具实时温度，当温控仪10显示上模2 和下模4温度达到80℃至150℃时，驱动液压机左密封块7和右密封块3沿水平方向进入模具导向区，顶住碳纤维复合管件9两端的金属铁环6。
为了加速工件的冷却，所述上模2和下模4内还分别设有多个冷却水管5；更进一步的，所述冷却水管5的整体流向垂直于等截面碳纤维复合管9在模具内的轴向；且冷却水管5呈方波形，以提高冷却效率。
本发明在等截面碳纤维复合管9内部衬垫一层橡胶管8是为了避免高压液体和软化的等截面碳纤维复合管9基体直接接触，从而防止高压油污染和破坏碳纤维复合管。橡胶管8具有较好的弹性，在高压液体作用下能与碳纤维复合管协同变形。成形过程中，碳纤维复合管两端采用金属铁环6箍住，避免了密封块和碳纤维复合管端面的直接接触，防止密封块在轴向密封载荷作用下压垮碳纤维复合管端面，金属铁环6与橡胶管8紧密连接，能防止高压油穿透连接面。

Claims (9)

1.一种变截面碳纤维复合管的温态液压成形工艺，其特征在于，先在等截面碳纤维复合管(9)内部衬垫一层橡胶管(8)；然后使用金属环(6)将等截面碳纤维复合管(9)和橡胶管(8)的两端面箍住；然后将含有橡胶管(8)的等截面碳纤维复合管(9)放到具有温控功能和变截面型腔的模具内，然后对模具进行加热，使等截面碳纤维复合管(9)软化，封堵等截面碳纤维复合管(9)两端；再向等截面碳纤维复合管(9)内充入液压流体，使等截面碳纤维复合管(9)发生胀形，胀形后的碳纤维复合管(9)与模具贴合，接着保压，冷却后取出橡胶管(8)，获得变截面的碳纤维复合管。
2.根据权利要求1所述的变截面碳纤维复合管的温态液压成形工艺，其特征在于，所述模具包括上模(2)、下模(4)、左密封块(7)、右密封块(3)；所述上模(2)和下模(4)之间设有碳纤维复合管(9)成型所需的变截面型腔；所述模具的左右两侧分别设有封堵孔，分别用于左密封块(7)、右密封块(3)的给进，所述左密封块(7)、右密封块(3)通过封堵孔进入模具，以顶住等截面碳纤维复合管(9)两端的金属环(6)；所述上模(2)和下模(4)内分别设有多个加热棒(1)，用于对模具进行加热。
3.根据权利要求1所述的变截面碳纤维复合管的温态液压成形工艺，其特征在于，所述上模(2)和下模(4)内还分别设有多个冷却水管(5)，用于对模具进行冷却。
4.根据权利要求1所述的变截面碳纤维复合管的温态液压成形工艺，其特征在于，所述加热温度为80-150度。
5.根据权利要求1所述的变截面碳纤维复合管的温态液压成形工艺，其特征在于，所述保压时间为1-2小时。
6.一种变截面碳纤维复合管的温态液压成形装置，其特征在于，包括设有上模(2)和下模(4)的模具、左密封块(7)、右密封块(3)、金属环(6)、橡胶管(8)、加热装置；所述橡胶管(8)用于衬垫在等截面碳纤维复合管(9)内部；所述金属环(6)用于箍住等截面碳纤维复合管(9)和橡胶管(8)的两端面；所述上模(2)和下模(4)之间设有碳纤维复合管(9)成型所需的变截面型腔；所述模具的左右两侧分别设有封堵孔，分别用于左密封块(7)、右密封块(3)的给进，所述左密封块(7)、右密封块(3)通过封堵孔进入模具，以顶住等截面碳纤维复合管(9)两端的金属环(6)；所述左密封块(7)或右密封块(3)设有液压注入口，用于向等截面碳纤维复合管(9)内充入液压流体，所述加热装置用于对模具进行加热。
7.根据权利要求6所述的变截面碳纤维复合管的温态液压成形装置，其特征在于，所述加热装置为设置在上模(2)和下模(4)内的多个加热棒(1)。
8.根据权利要求6所述的变截面碳纤维复合管的温态液压成形装置，其特征在于，所述上模(2)和下模(4)内还分别设有多个冷却水管(5)。
9.根据权利要求7所述的变截面碳纤维复合管的温态液压成形装置，其特征在于，所述冷却水管(5)的整体流向垂直于等截面碳纤维复合管(9)的轴向；且冷却水管(5)呈方波形。
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