一種無筒身段、扁橢球形壓力容器的纖維纏繞成型方法
【專利摘要】一種無筒身段、扁橢球形壓力容器的纖維纏繞成型方法，它涉及一種纖維纏繞成型方法。本發(fā)明為了解決目前還沒有一種成型纖維纏繞封頭型面不對(duì)稱、無筒身段的扁橢球形壓力容器方法的問題。本發(fā)明按照以下順序進(jìn)行纖維纏繞成型：安裝模具；包覆內(nèi)襯層；內(nèi)襯層表面糊高硅氧纖維布；設(shè)定球形纏繞程序；球形纏繞；固化；固化后的半成品出爐；設(shè)定縱向纏繞程序；縱向纏繞；設(shè)定球形纏繞程序；環(huán)向纏繞；烘烤半成品；將烘烤后的半成品出爐，固套在臥式纏繞機(jī)上；設(shè)定縱向纏繞程序；縱向纏繞：固化；脫模。本發(fā)明纖維纏繞成型方法既保證了產(chǎn)品的精度、表觀質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率、降低成本且脫模容易。本發(fā)明用于無筒身段、扁橢球形壓力容器的纖維纏繞。
【專利說明】一種無筒身段、扁橢球形壓力容器的纖維纏繞成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壓力容器的纖維纏繞成型方法，具體涉及一種無筒身段、扁橢球形壓力容器的纖維纏繞成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的纖維纏繞球形壓力容器從結(jié)構(gòu)形式上講，可分為等極孔、不等極孔容器等常見的幾種，由于其曲面呈球形，在容器纏繞過程中可以均勻穩(wěn)定的落紗，所設(shè)計(jì)的容器壓力可以通過不同的纏繞層次厚度進(jìn)行調(diào)整；但隨著航空航天事業(yè)的發(fā)展要求，越來越多的前、后封頭型面不對(duì)稱、無筒身段的扁橢球形壓力容器亟需研制。由于纏繞成型過程中，纖維不能穩(wěn)定落紗，因此目前還沒有一種成型纖維纏繞封頭型面不對(duì)稱、無筒身段的扁橢球形壓力容器的方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是為了解決目前還沒有一種成型纖維纏繞封頭型面不對(duì)稱、無筒身段的扁橢球形壓力容器方法的問題。進(jìn)而提供一種無筒身段、扁橢球形壓力容器的纖維纏繞成型方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種無筒身段、扁橢球形壓力容器的纖維纏繞成型方法，其具體纏繞成型步驟為:
[0005]步驟一、安裝模具:
[0006]將無筒身段、扁橢球形壓力容器纏繞用砂芯模固定套裝在金屬軸上，然后將金屬軸安裝在球形纏繞機(jī)上；
[0007]步驟二、包覆內(nèi)襯層:
[0008]在砂芯模表面上手工包覆橡膠片內(nèi)襯層，橡膠片內(nèi)襯層的厚度為0.8-2mm ；
[0009]步驟三、內(nèi)襯層外表面糊高硅氧纖維布:
[0010]將高硅氧纖維布用環(huán)氧樹脂纏繞膠浸透，糊于內(nèi)襯層外表面，高硅氧纖維布厚度為 0.06mm ;
[0011]步驟四、設(shè)定球形纏繞程序:
[0012]將碳纖維安裝在纖維張力器上，設(shè)定張力為20N/團(tuán)，纏繞角度為15°?30°，纏繞的橫、縱軸轉(zhuǎn)速比為0.0057?0.0064，逐級(jí)擴(kuò)孔半徑為33?50mm ；
[0013]步驟五、球形纏繞:
[0014]牽引碳纖維通過膠槽內(nèi)的環(huán)氧樹脂纏繞膠至模具處，調(diào)整絲嘴高度并切根掛紗，開始進(jìn)行主結(jié)構(gòu)層纏繞；完成I?3次步驟四所述的纏繞程序，并用紗包將壓力容器表面余膠擦凈；
[0015]步驟六、固化:
[0016]將步驟五得到的半成品放入固化爐中進(jìn)行固化成型，固化溫度為120?150°C，固化時(shí)間為5?10小時(shí)；
[0017]步驟七、固化后的半成品出爐:
[0018]將固化后的半成品出爐，固定在臥式纏繞機(jī)上，打磨，清理表面，并于表面涂刷薄薄一層環(huán)氧樹脂纏繞膠；
[0019]步驟八、設(shè)定縱向纏繞程序:
[0020]將碳纖維安裝在纖維張力器上，設(shè)定張力為15N/團(tuán)；纏繞寬度范圍30_70mm，纏繞角度為75°?85° ;
[0021]步驟九、縱向纏繞；
[0022]牽引碳纖維通過膠槽內(nèi)的環(huán)氧樹脂纏繞膠至模具處，掛紗，開始進(jìn)行縱向加強(qiáng)層纏繞；完成I?2次步驟八所述的纏繞程序，步驟四?步驟九即構(gòu)成一次纏繞循環(huán)；
[0023]步驟十、設(shè)定球形纏繞程序:
[0024]將步驟九得到的纏繞半成品固套在球形纏繞機(jī)上；重復(fù)使用步驟四所述的纏繞程序;
[0025]步驟^^一、環(huán)向纏繞:
[0026]重復(fù)步驟五的操作流程進(jìn)行環(huán)向纏繞；
[0027]步驟十二、烘烤半成品:
[0028]將步驟十一得到的半成品放入固化爐中進(jìn)行烘烤，烘烤溫度為80?100°C，烘烤時(shí)間為2?3小時(shí)；
[0029]步驟十三、將烘烤后的半成品出爐，固套在臥式纏繞機(jī)上；
[0030]步驟十四、設(shè)定縱向纏繞程序:重復(fù)使用步驟八所述的縱向纏繞程序；
[0031]步驟十五、縱向纏繞:重復(fù)步驟九的操作流程進(jìn)行縱向纏繞；
[0032]步驟十六、固化:
[0033]將步驟十四得到的纏繞完成的產(chǎn)品放入固化爐中進(jìn)行成型，固化溫度為120?150°C，固化時(shí)間為5?10小時(shí)；
[0034]步驟十七、脫模:
[0035]將固化成型后的產(chǎn)品出爐并進(jìn)行脫模處理。
[0036]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果:
[0037]1.本發(fā)明纖維纏繞成型的前、后封頭型面結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(為扁橢球形)，且無筒身段的類球形壓力容器。既保證了產(chǎn)品的精度、表觀質(zhì)量，同時(shí)又提高了生產(chǎn)效率、降低了成本且脫模容易，其中生產(chǎn)效率提高了 72-90%。
[0038]2.本發(fā)明的無筒身段、扁橢球形壓力容器能夠達(dá)到以下指標(biāo):前、后接嘴端面間距離100-300mm，最大外徑為100-500mm，最大爆破壓力60MPa，最大赤道圓處壁厚
1.0-5.0mm,橢球比1.0?1.6 (長軸/短軸)，纏繞成型后的橢球容器具有承內(nèi)壓，在工作壓力下軸向變形量小，赤道圓處收縮范圍小的效果。
【具體實(shí)施方式】
[0039]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式的一種無筒身段、扁橢球形壓力容器的纖維纏繞成型方法，其具體纏繞成型步驟為:
[0040]步驟一、安裝模具:
[0041]將無筒身段、扁橢球形壓力容器纏繞用砂芯模固定套裝在金屬軸上，然后將金屬軸安裝在球形纏繞機(jī)上；
[0042]步驟二、包覆內(nèi)襯層:
[0043]在砂芯模表面上手工包覆橡膠片內(nèi)襯層，橡膠片內(nèi)襯層的厚度為0.8-2mm ；
[0044]步驟三、內(nèi)襯層外表面糊高硅氧纖維布:
[0045]將高硅氧纖維布用環(huán)氧樹脂纏繞膠浸透，糊于內(nèi)襯層外表面，高硅氧纖維布厚度為 0.06mm ;
[0046]步驟四、設(shè)定球形纏繞程序:
[0047]將碳纖維安裝在纖維張力器上，設(shè)定張力為20N/團(tuán)，纏繞角度為15°?30°，纏繞的橫、縱軸轉(zhuǎn)速比為0.0057?0.0064，逐級(jí)擴(kuò)孔半徑為33?50mm ；
[0048]步驟五、球形纏繞:
[0049]牽引碳纖維通過膠槽內(nèi)的環(huán)氧樹脂纏繞膠至模具處，調(diào)整絲嘴高度并切根掛紗，開始進(jìn)行主結(jié)構(gòu)層纏繞；完成I?3次步驟四所述的纏繞程序，并用紗包將壓力容器表面余膠擦凈；
[0050]步驟六、固化:
[0051]將步驟五得到的半成品放入固化爐中進(jìn)行固化成型，固化溫度為120?150°C，固化時(shí)間為5?10小時(shí)；
[0052]步驟七、固化后的半成品出爐:
[0053]將固化后的半成品出爐，固定在臥式纏繞機(jī)上，打磨，清理表面，并于表面涂刷薄薄一層環(huán)氧樹脂纏繞膠；
[0054]步驟八、設(shè)定縱向纏繞程序:
[0055]將碳纖維安裝在纖維張力器上，設(shè)定張力為15N/團(tuán)；纏繞寬度范圍30_70mm，纏繞角度為75°?85° ;
[0056]步驟九、縱向纏繞；
[0057]牽引碳纖維通過膠槽內(nèi)的環(huán)氧樹脂纏繞膠至模具處，掛紗，開始進(jìn)行縱向加強(qiáng)層纏繞；完成I?2次步驟八所述的纏繞程序，步驟四?步驟九即構(gòu)成一次纏繞循環(huán)；
[0058]步驟十、設(shè)定球形纏繞程序:
[0059]將步驟九得到的纏繞半成品固套在球形纏繞機(jī)上；重復(fù)使用步驟四所述的纏繞程序;
[0060]步驟^^一、環(huán)向纏繞:
[0061]重復(fù)步驟五的操作流程進(jìn)行環(huán)向纏繞；
[0062]步驟十二、烘烤半成品:
[0063]將步驟十一得到的半成品放入固化爐中進(jìn)行烘烤，烘烤溫度為80?100°C，烘烤時(shí)間為2?3小時(shí)；
[0064]步驟十三、將烘烤后的半成品出爐，固套在臥式纏繞機(jī)上；
[0065]步驟十四、設(shè)定縱向纏繞程序:重復(fù)使用步驟八所述的縱向纏繞程序；
[0066]步驟十五、縱向纏繞:重復(fù)步驟九的操作流程進(jìn)行縱向纏繞；
[0067]步驟十六、固化:
[0068]將步驟十四得到的纏繞完成的產(chǎn)品放入固化爐中進(jìn)行成型，固化溫度為120?150°C，固化時(shí)間為5?10小時(shí)；
[0069]步驟十七、脫模:
[0070]將固化成型后的產(chǎn)品出爐并進(jìn)行脫模處理。
[0071]在本實(shí)施方式完成一個(gè)循環(huán)后，其余各球形纏繞層循環(huán)之間加入隨形的環(huán)向纖維纏繞補(bǔ)強(qiáng)環(huán)，補(bǔ)強(qiáng)環(huán)半徑范圍為30-250mm。
[0072]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式的環(huán)氧樹脂纏繞膠是由環(huán)氧樹脂與固化劑按重量比為100:86的比例配制而成。如此設(shè)置，便于保證機(jī)構(gòu)更加穩(wěn)定的工作。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0073]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式的步驟十中在球形纏繞機(jī)上進(jìn)行的逐級(jí)擴(kuò)孔球形纏繞，設(shè)定球形纏繞程序:將碳纖維安裝在纖維張力器上，纏繞角度為25°、40°、55°或70°，纏繞速比為0.0057?0.02，擴(kuò)孔半徑為30?250mm，碳纖維布滿整個(gè)纏繞模具即構(gòu)成一次纏繞循環(huán)。如此設(shè)置，直彈簧18結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)非常簡單，價(jià)格便宜，質(zhì)量輕，加工難度很低，方便通過改變彈簧參數(shù)改變所提供阻力的變化范圍。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0074]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式的步驟七與步驟八之間的壓力容器表面鋪放一層高強(qiáng)玻璃布，高強(qiáng)玻璃布的厚度為0.2mm，高強(qiáng)玻璃布的寬度范圍30-70mm。如此設(shè)置，可增強(qiáng)結(jié)構(gòu)層剛度且起到了環(huán)向補(bǔ)強(qiáng)的作用。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一或三相同。
[0075]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，以及應(yīng)用到本發(fā)明未提及的領(lǐng)域中，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種無筒身段、扁橢球形壓力容器的纖維纏繞成型方法，其特征在于:其具體纏繞成型步驟為: 步驟一、安裝模具: 將無筒身段、扁橢球形壓力容器纏繞用砂芯模固定套裝在金屬軸上，然后將金屬軸安裝在球形纏繞機(jī)上； 步驟二、包覆內(nèi)襯層: 在砂芯模表面上手工包覆橡膠片內(nèi)襯層，橡膠片內(nèi)襯層的厚度為0.8-2mm ； 步驟三、內(nèi)襯層外表面糊高硅氧纖維布: 將高硅氧纖維布用環(huán)氧樹脂纏繞膠浸透，糊于內(nèi)襯層外表面，高硅氧纖維布厚度為0.06mm ； 步驟四、設(shè)定球形纏繞程序: 將碳纖維安裝在纖維張力器上，設(shè)定張力為20N/團(tuán)，纏繞角度為15°?30°，纏繞的橫、縱軸轉(zhuǎn)速比為0.0057?0.0064，逐級(jí)擴(kuò)孔半徑為33?50mm ； 步驟五、球形纏繞: 牽引碳纖維通過膠槽內(nèi)的環(huán)氧樹脂纏繞膠至模具處，調(diào)整絲嘴高度并切根掛紗，開始進(jìn)行主結(jié)構(gòu)層纏繞；完成I?3次步驟四所述的纏繞程序，并用紗包將壓力容器表面余膠擦凈; 步驟六、固化: 將步驟五得到的半成品放入固化爐中進(jìn)行固化成型，固化溫度為120?150°C，固化時(shí)間為5?10小時(shí)； 步驟七、固化后的半成品出爐: 將固化后的半成品出爐，固定在臥式纏繞機(jī)上，打磨，清理表面，并于表面涂刷薄薄一層環(huán)氧樹脂纏繞膠； 步驟八、設(shè)定縱向纏繞程序: 將碳纖維安裝在纖維張力器上，設(shè)定張力為15N/團(tuán)；纏繞寬度范圍30-70mm，纏繞角度為 75° ?85° ; 步驟九、縱向纏繞； 牽引碳纖維通過膠槽內(nèi)的環(huán)氧樹脂纏繞膠至模具處，掛紗，開始進(jìn)行縱向加強(qiáng)層纏繞；完成I?2次步驟八所述的纏繞程序，步驟四?步驟九即構(gòu)成一次纏繞循環(huán)； 步驟十、設(shè)定球形纏繞程序: 將步驟九得到的纏繞半成品固套在球形纏繞機(jī)上；重復(fù)使用步驟四所述的纏繞程序； 步驟十一、環(huán)向纏繞: 重復(fù)步驟五的操作流程進(jìn)行環(huán)向纏繞； 步驟十二、烘烤半成品: 將步驟十一得到的半成品放入固化爐中進(jìn)行烘烤，烘烤溫度為80?100°C，烘烤時(shí)間為2?3小時(shí)； 步驟十三、將烘烤后的半成品出爐，固套在臥式纏繞機(jī)上； 步驟十四、設(shè)定縱向纏繞程序:重復(fù)使用步驟八所述的縱向纏繞程序； 步驟十五、縱向纏繞:重復(fù)步驟九的操作流程進(jìn)行縱向纏繞； 步驟十六、固化: 將步驟十四得到的纏繞完成的產(chǎn)品放入固化爐中進(jìn)行成型，固化溫度為120?150°C，固化時(shí)間為5?10小時(shí)； 步驟十七、脫模: 將固化成型后的產(chǎn)品出爐并進(jìn)行脫模處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無筒身段、扁橢球形壓力容器的纖維纏繞成型方法，其特征在于:所述環(huán)氧樹脂纏繞膠是由環(huán)氧樹脂與固化劑按重量比為100:86的比例配制而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種無筒身段、扁橢球形壓力容器的纖維纏繞成型方法，其特征在于:步驟十中在球形纏繞機(jī)上進(jìn)行的逐級(jí)擴(kuò)孔球形纏繞，設(shè)定球形纏繞程序:將碳纖維安裝在纖維張力器上，纏繞角度為25°、40°、55°或70°，纏繞速比為0.0057?0.02，擴(kuò)孔半徑為30?250mm，碳纖維布滿整個(gè)纏繞模具即構(gòu)成一次纏繞循環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種無筒身段、扁橢球形壓力容器的纖維纏繞成型方法，其特征在于:步驟七與步驟八之間的壓力容器表面鋪放一層高強(qiáng)玻璃布，高強(qiáng)玻璃布的厚度為.0.2mm，高強(qiáng)玻璃布的寬度范圍30-70mm。
【文檔編號(hào)】B29C53/56GK104175581SQ201410424580
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】王洪運(yùn), 高小茹, 馬國峰, 姜廣祥, 楊麗萍, 費(fèi)春東, 馬俊龍 申請(qǐng)人:哈爾濱玻璃鋼研究院