CN205841398U - 一种轻质高强碳纤维法兰 - Google Patents

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章欣
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张丽娇
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Abstract

本实用新型提供了一种轻质高强碳纤维法兰。为模压一体成型结构，且在其截面突变处设有用纤维布填充的倒角，在法兰面设有机械加工得到的用于各个结构之间连接的法兰连接孔。本实用新型突破了平流层飞艇结构用法兰一直采用金属制作的传统，与传统的金属制作成型的平流层飞艇结构法兰相比，质量更轻、强度更高、耐环境性更强。通过碳纤维的铺层设计，根据受力要求改变纤维截面，使得平流层飞艇结构重量更轻、强度更高，提高生存力，通过倒角填充，减小法兰应力集中现象，有效的提高了碳纤维法兰的承载能力。不仅如此，碳纤维复合材料较金属更能够耐受坏境腐蚀，并且具有更好的耐疲劳性能，可显著降低结构部件的全寿命费用。

Description

一种轻质高强碳纤维法兰
技术领域
本实用新型涉及一种轻质高强碳纤维法兰，尤其是一种平流层飞艇结构用的碳纤维法兰，属于平流层飞艇结构领域。
背景技术
近年来,各国都在开展研究各类平流层飞行器。平流层飞艇是一种新型低成本、低能耗平流层飞行器,其大型桁架结构之间连接已成为瓶颈技术，一般金属太重，金属法兰与碳纤维管件之间的连接离散性大，碳纤维和金属法兰之间的电腐蚀影响了结构的使用时间等，需要研究一种轻质、高效的碳纤维法兰解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种轻质高强碳纤维法兰，尤其是一种新型轻质高强平流层飞艇结构用碳纤维法兰，以解决现有技术中存在的问题。
本实用新型一种轻质高强碳纤维法兰，为模压一体成型结构，且在其截面突变处设有用纤维布填充的倒角，在法兰面设有机械加工得到的用于各个结构之间连接的法兰连接孔。
其中，上述轻质高强碳纤维法兰的制作方法，具体包括如下步骤：
1)准备碳纤维环氧树脂基复合材料的预浸料，根据铺层要求进行预浸料裁切；
2)对内外模具进行清洗，并涂抹脱模剂；
3)根据铺层要求在芯模上铺敷碳纤维预浸料，铺敷过程控制外界环境温度在20-25度之间。
4)在铺敷完成的预制件外，用法兰阳模通过螺栓进行固定。
5)紧固模具，然后进行加温固化，具体时间和温度为：0℃至80℃，升温30分钟；80℃恒温30分钟；80℃-120℃，升温30分钟，120℃恒温90分钟。
6)将固化完成的预制件进行脱模得到轻质高强碳纤维法兰。
本实用新型一种轻质高强碳纤维法兰，其优点及功效在于：该碳纤维法兰，突破了平流层飞艇结构用法兰一直采用金属制作的传统，与传统的金属制作成型的平流层飞艇结构法兰相比，质量更轻、强度更高、耐环境性更强。通过碳纤维的铺层设计，根据受力要求改变纤维截面，使得平流层飞艇结构重量更轻、强度更高，提高生存力，通过倒角填充，减小法兰应力集中现象，有效的提高了碳纤维法兰的承载能力。不仅如此，碳纤维复合材料较金属更能够耐受坏境腐蚀，并且具有更好的耐疲劳性能，可显著降低结构部件的全寿命费用。
附图说明
图1是本实用新型中碳纤维法兰。
图2是本实施例中各部件之间的配合示意图。
图3是本实施例中成型示意图。
图中：1——芯模 2——碳纤维法兰预制件 21——倒角
3——右阳模 4——左阳模
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型一种轻质高强碳纤维法兰，主要应用于平流层飞艇结构，该碳纤维法兰是通过模压一体化成型，且在其截面突变处设有用纤维布填充的倒角21，且通过对法兰面机械加工得到法兰连接孔，用于各个结构之间的连接。
其中，本实用新型中的轻质高强碳纤维法兰的模具为钢模具，具体包括芯模1、右阳模3、左阳模4，通过机械加工得到；各模具之间配合如图3所示。
其中，本实用新型的轻质高强碳纤维法兰是通过在阴阳模铺敷碳纤维预浸布制成碳纤维法兰预制件2，如图2，阳模通过螺栓紧固，加压得到；具体步骤如下：
1)准备碳纤维环氧树脂基复合材料的预浸料，根据铺层要求进行预浸料裁切。
2)对内外模具进行清洗，并涂抹脱模剂。
3)根据铺层要求在芯模上铺敷碳纤维预浸料，铺敷过程控制外界环境温度在20-25度之间。
4)在铺敷完成的预制件外，用准备好的法兰阳模通过螺栓进行固定。
5)紧固模具，然后按照0℃至80℃，升温30分钟；80℃恒温30分钟；80℃-120℃，升温30分钟，120℃恒温90分钟。进行加温固化。
6)将固化完成的预制件进行脱模得到轻质高强碳纤维法兰。
制作完成的碳纤维法兰，在保持了同等的强度下质量较现有的同类常规装置减轻了40％。同样，上面对制作方式的说明只是为了更好的理解本实用新型，本实用新型的保护范围不受以上制作方式的额外限定。

Claims (1)

1.一种轻质高强碳纤维法兰，为模压一体成型结构，且在其截面突变处设有用纤维布填充的倒角，在法兰面设有机械加工得到的用于各个结构之间连接的法兰连接孔。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108407323A (zh) * 2018-02-07 2018-08-17 江苏美龙航空部件有限公司 一种带法兰类复合材料管状部件的成型模具及成型方法
CN108858940A (zh) * 2018-03-19 2018-11-23 连云港神鹰复合材料科技有限公司 一种碳纤维锻造料轻量化法兰的制备方法

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