CN114368134B - 一种碳纤维管件的矫直方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种碳纤维管件变形的矫直方法，所述矫直方法包括：对所述碳纤维管件的待矫直端设置垫块，之后对所述碳纤维管件最大凸起点施加变压力并对所述碳纤维管件的最大凸起点进行加热处理，经冷却后得到直线度公差≤0.05mm的矫直碳纤维管件；所述变压力在所述加热处理的保温阶段内梯度降低，所述变压力的降低速率为15‑260N/min。本发明提供的矫直方法，通过采用特定的垫块和热处理中变压力相配合解决目前碳纤维关键成型后出现的直线度公差较大而导致的产品不合格的问题，经过本发明提供的方法矫直后可以显著降低碳纤维管件的直线度公差，避免产品的报废。
Description
技术领域
本发明涉及碳纤维领域，具体涉及一种碳纤维管件的矫直方法。
背景技术
目前，碳纤维管件由于其优异的性能广泛的应用于各行各业，当前碳纤维管件通常采用模压法进行生产。
如CN108796400A公开了一种连续碳纤维增强镍基复合材料的制备方法，采用在连续碳纤维的表面通过有机凝胶粘附固化镍粉的方法，可控制碳纤维表面的粘附镍层的厚度，从而控制热压烧结后复合材料中碳纤维的含量与间距，使得碳纤维在镍基体中平行分布，并且能够制备出高碳纤维含量的镍基复合材料。该制备方法省去了工艺复杂的碳纤维表面镀镍工艺，成本极低、易操作、能够实现产业化生产，且复合材料的强度均明显优于现有方法制备的碳纤维增强镍基复合材料，具有广阔的应用前景。
CN109454900A公开了一种碳纤维管型件成型方法，所述碳纤维管型件成型包括以下步骤为：S1、热缩塑料管层的预先处理，在热缩塑料管层内外表面进行涂覆第二隔离层以及在模具表面进行涂覆第一隔离层。S2、碳纤维材料的预先浸入溶液中，然后进行预浸料的铺层。S3、预吸胶工艺，在一定温度和压力的条件下，从碳纤维材料层叠层块中吸出一定量的树脂，使得碳纤维材料层的树脂含量得到控制。该方案通过热缩塑料管层在高温的条件下自动收缩，同时碳纤维材料层在高温的情况下树脂软化，热缩所塑料管层收缩即对碳纤维材料层进行均匀的施压，使得树脂流平，达到使制件表面光滑的效果，适合广泛推广与使用。
然而当前碳纤维管件通过模压法制作时，由于个人每次使用的模具不同，每次进炉后模具的位置也不完全一致，导致所得碳纤维管件产品的直线度公差较大，同时碳纤维产品成型后的不可逆性，轻微的变形就会按照不合格品做报废处理。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种碳纤维管件变形的矫直方法，解决目前碳纤维管件成型后出现的直线度不合格容易报废的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种碳纤维管件变形的矫直方法，所述矫直方法包括：
对所述碳纤维管件的待矫直端设置垫块，之后对所述碳纤维管件最大凸起点施加变压力并对所述碳纤维管件的最大凸起点进行加热处理，经冷却后得到直线度公差≤0.05mm的矫直碳纤维管件；
所述变压力在所述加热处理的保温阶段内梯度降低，所述变压力的降低速率为15-260N/min。
本发明提供的矫直方法，通过采用特定的垫块和热处理中变压力相配合解决目前碳纤维关键成型后出现的直线度公差较大而导致的产品不合格的问题。经过本发明提供的方法矫直后可以显著降低碳纤维管件的直线度公差，避免产品的报废。
本发明中，所述碳纤维管件为碳纤维增强塑料管件。
本发明中，得到直线度公差≤0.05mm的矫直碳纤维管件，例如可以是0.5mm、0.45mm、0.4mm、0.35mm、0.3mm、0.25mm、0.2mm、0.15mm或0.1mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
本发明中，所述变压力的降低速率为15-260N/min，例如可以是15N/min、20N/min、30.4N/min、40N/min、50N/min、60N/min、70N/min、80N/min、90N/min、100N/min、110N/min、120N/min、130N/min、140N/min、150N/min、160N/min、170N/min、180N/min、190N/min、200N/min、210N/min、220N/min、230N/min、240N/min、250N/min或260N/min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
本发明中，所述变压力降低过程中需保证热处理结束时变压力为20-30N，以进一步确保可以达到良好的矫直效果，例如可以是20N、20.5N、21N、21.5N、22N、22.5N、23N、23.5N、24N、24.5N、25N、25.5N、26N、26.5N、27N、27.5N、28N、28.5N、29N、29.5N或30N等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述垫块的厚度为所述碳纤维管件变形量的1.2-1.4倍，例如可以是1.2倍、1.21倍、1.22倍、1.23倍、1.24倍、1.25倍、1.26倍、1.27倍、1.28倍、1.29倍、1.3倍、1.31倍、1.32倍、1.33倍、1.34倍、1.35倍、1.36倍、1.37倍、1.38倍、1.39倍或1.4倍等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述变压力的初始压力为80-150N，例如可以是80N、82N、84N、86N、88N、90N、92N、94N、96N、98N、100N、102N、104N、106N、108N、110N、112N、114N、116N、118N、120N、122N、124N、126N、128N、130N、132N、134N、136N、138N、140N、142N、144N、146N、148N或150N等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的组合同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述加热处理的温度为400-500℃，例如可以是400℃、402℃、404℃、406℃、408℃、410℃、412℃、414℃、416℃、418℃、420℃、422℃、424℃、426℃、428℃、430℃、432℃、434℃、436℃、438℃、440℃、442℃、444℃、446℃、448℃、450℃、452℃、454℃、456℃、458℃、460℃、462℃、464℃、466℃、468℃、470℃、472℃、474℃、476℃、478℃、480℃、482℃、484℃、486℃、488℃、490℃、492℃、494℃、496℃、498℃或500℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述加热处理的温度为450-470℃。
作为本发明优选的技术方案，所述加热处理的时间为30-180s，例如可以是30s、35s、40s、45s、50s、55s、60s、65s、70s、75s、80s、85s、90s、95s、100s、105s、110s、115s、120s、125s、130s、135s、140s、145s、150s、155s、160s、165s、170s、175s或180s等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述加热处理的时间为50-120s。
作为本发明优选的技术方案，所述热处理的温度为80-100s。
作为本发明优选的技术方案，所述冷却包括随炉冷却和/或风冷。
作为本发明优选的技术方案，所述矫直方法包括：对所述碳纤维管件的待矫直端设置垫块，之后对所述碳纤维管件最大凸起点施加变压力并对所述碳纤维管件的最大凸起点进行加热处理，经冷却后得到直线度公差≤0.05mm的矫直碳纤维管件；
所述垫块的厚度为所述碳纤维管件变形量的1.2-1.4倍；
所述变压力的初始压力为80-150N；所述变压力在所述加热处理的保温阶段内梯度降低，所述变压力的降低速率为15-260N/min；
所述加热处理的温度为400-500℃，时间为30-180s；
所述冷却包括随炉冷却和/或风冷。
本发明中，对所述碳纤维管件最大凸起点施加变压力中，变压力的施力方向与所述碳纤维管件最大凸起点中弓形凸起的部分相对。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明中的矫直方法，通过热处理中变压力的设定，实现了碳纤维管件的高效率矫直，同时热处理分为多段热处理，避免了处理过程中由于受力和加热不协调导致碳纤维管材出现裂纹或弯曲程度进一步加深的问题。即本发明采用特定的变压力处理和热处理相配合实现了碳纤维管件的矫直。使得矫直后的产品直线度公差≤0.05mm。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供一种碳纤维管件的矫直方法，所述矫直方法包括：
对所述碳纤维管件的待矫直端设置垫块，之后对所述碳纤维管件最大凸起点施加变压力并对所述碳纤维管件的最大凸起点进行加热处理，经冷却后得到直线度公差为0.02mm的矫直碳纤维管件；
所述垫块的厚度为所述碳纤维管件变形量的1.2倍；
所述变压力的初始压力为110N；所述变压力在所述加热处理的保温阶段内梯度降低，所述变压力的降低速率为42.5N/min，终点压力为25N；
所述加热处理的温度为450℃，时间为120s；
所述冷却为随炉冷却。
所得碳纤维管件的性能参数详见表1。
实施例2
本实施例提供一种碳纤维管件的矫直方法，所述矫直方法包括：
对所述碳纤维管件的待矫直端设置垫块，之后对所述碳纤维管件最大凸起点施加变压力并对所述碳纤维管件的最大凸起点进行加热处理，经冷却后得到直线度公差为0.01mm的矫直碳纤维管件；
所述垫块的厚度为所述碳纤维管件变形量的1.2倍；
所述变压力的初始压力为150N；所述变压力在所述加热处理的保温阶段内梯度降低，所述变压力的降低速率为43.3N/min，终点压力为20N；
所述加热处理的温度为400℃，时间为180s；
所述冷却为风冷。
所得碳纤维管件的性能参数详见表1。
实施例3
本实施例提供一种碳纤维管件的矫直方法，所述矫直方法包括：
对所述碳纤维管件的待矫直端设置垫块，之后对所述碳纤维管件最大凸起点施加变压力并对所述碳纤维管件的最大凸起点进行加热处理，经冷却后得到直线度公差为0.03mm的矫直碳纤维管件；
所述垫块的厚度为所述碳纤维管件变形量的1.4倍；
所述变压力的初始压力为80N；所述变压力在所述加热处理的保温阶段内梯度降低，所述变压力的降低速率为100N/min，终点压力为30N；
所述加热处理的温度为500℃，时间为30s；
所述冷却为风冷。
所得碳纤维管件的性能参数详见表1。
对比例1
与实施例1的区别仅在于不设置垫块。所得碳纤维管件的性能参数详见表1。
对比例2
与实施例1的区别仅在于所述垫块的厚度为所述碳纤维管件变形量的2倍。所得碳纤维管件的性能参数详见表1。
对比例3
与实施例1的区别仅在于所述垫块的厚度为所述碳纤维管件变形量的1倍。所得碳纤维管件的性能参数详见表1。
对比例4
与实施例1的区别仅在于将所述变压力替换为110N的恒定压力。所得碳纤维管件的性能参数详见表1。
对比例5
与实施例1的区别仅在于将所述变压力替换为25N的恒定压力。所得碳纤维管件的性能参数详见表1。
对比例6
与实施例1的区别仅在于所述变压力的降低速率为10N/min，即此时最终变压力较大。所得碳纤维管件的性能参数详见表1。
对比例7
与实施例1的区别仅在于所述变压力的降低速率为55N/min，即此时最终变压力为0N。所得碳纤维管件的性能参数详见表1。
表1
通过上述实施例和对比例的结果可知，本发明采用特定的变压力处理和热处理相配合实现了碳纤维管件的矫直。使得矫直后的产品直线度公差≤0.05mm。
声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (7)
1.一种碳纤维管件的矫直方法，其特征在于，所述矫直方法包括：
对所述碳纤维管件的待矫直端设置垫块，之后对所述碳纤维管件最大凸起点施加变压力并对所述碳纤维管件的最大凸起点进行加热处理，经冷却后得到直线度公差≤0.05mm的矫直碳纤维管件；
所述变压力在所述加热处理的保温阶段内梯度降低，所述变压力的降低速率为15-260N/min；
所述垫块的厚度为所述碳纤维管件变形量的1.2-1.4倍；
所述变压力的初始压力为80-150N；
所述加热处理的温度为400-500℃。
2.如权利要求1所述的矫直方法，其特征在于，所述加热处理的温度为450-470℃。
3.如权利要求1所述的矫直方法，其特征在于，所述加热处理的时间为30-180s。
4.如权利要求3所述的矫直方法，其特征在于，所述加热处理的时间为50-120s。
5.如权利要求4所述的矫直方法，其特征在于，所述热处理的时间为80-100s。
6.如权利要求1所述的矫直方法，其特征在于，所述冷却包括随炉冷却和/或风冷。
7.如权利要求1所述的矫直方法，其特征在于，所述矫直方法包括：
对所述碳纤维管件的待矫直端设置垫块，之后对所述碳纤维管件最大凸起点施加变压力并对所述碳纤维管件的最大凸起点进行加热处理，经冷却后得到直线度公差≤0.05mm的矫直碳纤维管件；
所述垫块的厚度为所述碳纤维管件变形量的1.2-1.4倍；
所述变压力的初始压力为80-150N；所述变压力在所述加热处理的保温阶段内梯度降低，所述变压力的降低速率为15-260N/min；
所述加热处理的温度为400-500℃，时间为30-180s；
所述冷却包括随炉冷却和/或风冷。
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