本發(fā)明涉及碳纖維復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳纖維管成型裝置、加工碳纖維管的方法及碳纖維管。

背景技術(shù)：

眾所周知，碳纖維復(fù)合材料CFRP作為高性能纖維，具有高模量、高強(qiáng)度、低質(zhì)量、性能可設(shè)計(jì)和易于整體成形等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以滿足航天結(jié)構(gòu)高結(jié)構(gòu)效率的要求，易于得到尺寸穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。自從CFRP被廣泛應(yīng)用于軍事、民用各個(gè)領(lǐng)域，尤其是航空航天領(lǐng)域后，其所展現(xiàn)出的優(yōu)異特性使它已經(jīng)成為一種不可或缺，同時(shí)又不可多得的多功能的特種工程材料。目前，CFRP已經(jīng)與鋁合金、鈦合金、合金鋼一起成為航空、航天領(lǐng)域的四大結(jié)構(gòu)材料。

目前，生產(chǎn)加工碳纖維管如專利申請201110412397.1公開的碳纖維管材的成型方法及其模具所述，通過將碳纖維預(yù)浸布包繞在芯模上，再通過上、下半模的緊固作用，實(shí)現(xiàn)碳纖維管材的成型。

這種加工成型方式存在以下不足：

（1）加工時(shí)，需要同時(shí)用到陰模（上、下半模）、芯模，導(dǎo)致碳纖維布定位麻煩；一種管材對應(yīng)一種陰模，加工成本高。

（2）通過上下半模的夾緊作用對碳纖維管進(jìn)行定型時(shí)，其夾緊力度的均一性不易控制。夾持過緊，一方面上漿量小，成型的碳纖維管中層與層之間的粘接牢度小，另一方面，可能導(dǎo)致型材變形，產(chǎn)品規(guī)格不符合要求；夾持過松，碳纖維管中層與層之間的粘接不充分，也會導(dǎo)致粘接牢度小的不足。

（3）通過手工卷繞的方式將碳纖維布包繞在芯模上，存在包繞效率、包繞整齊度低的不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種加工方便、加工效率高、節(jié)省模具制作成本、節(jié)約勞力、管材成型牢固高、成型尺寸穩(wěn)定的碳纖維管成型裝置、加工碳纖維管的方法及碳纖維管。

本發(fā)明通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)解決上述技術(shù)問題的：一種碳纖維管成型裝置，包括芯模、支撐座、下壓涂料裝置；所述芯模與所述支撐座轉(zhuǎn)動連接，所述芯模用以卷繞碳纖維布；所述下壓涂料裝置用以將涂料涂覆至碳纖維布上；

所述下壓涂料裝置包括平板、下壓板、刮刀、支座、導(dǎo)向螺桿、與所述導(dǎo)向螺桿配合的下壓螺母、壓縮彈簧；所述下壓板的一端與所述支座鉸接，所述下壓板的另一端設(shè)置有所述刮刀，所述平板位于所述刮刀的下方；在所述下壓板與所述平板之間設(shè)置有所述壓縮彈簧；在所述下壓板上設(shè)置有腰圓形導(dǎo)向通孔，所述導(dǎo)向螺桿自上而下貫穿所述腰圓形導(dǎo)向通孔，所述下壓螺母位于所述下壓板的上方。

優(yōu)選地，所述芯模為中空結(jié)構(gòu)，所述中空結(jié)構(gòu)呈圓柱形；所述中空結(jié)構(gòu)內(nèi)貫穿有轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸的一端與所述支撐座的一側(cè)轉(zhuǎn)動連接，所述轉(zhuǎn)軸的另一端穿過所述支撐座的另一側(cè)且與轉(zhuǎn)盤連接，在所述轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有搖桿。

優(yōu)選地，在所述支撐座的頂部設(shè)置有漏料槽，所述芯模容納在所述漏料槽中；在所述漏料槽的底部設(shè)置有傾斜狀的面板，所述面板上設(shè)置有導(dǎo)料孔，所述導(dǎo)料孔與外界連通。

優(yōu)選地，在所述芯模上還滑動配合地設(shè)置有第一限位塊、第二限位塊，所述第一限位塊、第二限位塊分別位于所述芯模的兩端。

優(yōu)選地，在所述下壓涂料裝置的上方還設(shè)置有喂料裝置，所述喂料裝置包括喂料箱、喂料管、導(dǎo)料閥；所述喂料管與所述喂料箱連通，所述導(dǎo)料閥設(shè)置在所述喂料管上。

一種使用上述的碳纖維管成型裝置加工碳纖維管的方法，包括以下步驟：

（1）將碳纖維布平放在平板上，保證待涂膠合劑的一面向上，在芯模的表面涂覆一層脫模劑層；

（2）調(diào)節(jié)下壓板的下壓程度，在布上喂入膠合劑；

（3）拉動布，將涂膠的一面貼附在芯模上，轉(zhuǎn)動芯模，帶動布連續(xù)卷繞在芯模上，同時(shí)，刮刀持續(xù)對布表面涂覆膠合劑；

（4）卷繞完畢后，將芯模取出，將成型的碳纖維管從芯模上抽出。

優(yōu)選地，所述膠合劑包括以下質(zhì)量份數(shù)的原料：60~70份環(huán)氧樹脂、20~25份的固化劑、20~40份的丙酮或者乙酸乙酯。

優(yōu)選地，所述碳纖維布為碳纖維預(yù)浸布，包括干法預(yù)浸布、濕法預(yù)浸布、單向預(yù)浸布、預(yù)浸帶、無托布、有托布中的一種。

優(yōu)選地，在所述碳纖維管的外表面還涂覆一層平滑劑層。

一種使用上述的加工碳纖維管的方法加工成型的碳纖維管。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：通過調(diào)節(jié)下壓板的下壓程度，一方面有效控制上漿量；另一方面防止芯模卷繞時(shí)因張力不均造成的浮動。相比現(xiàn)有技術(shù)，節(jié)省了陰模，規(guī)避了因使用陰模而造成的定位困難的問題；通過芯模轉(zhuǎn)動帶動碳纖維布卷繞的同時(shí)，利用刮刀對碳纖維布上的膠合劑進(jìn)行涂覆，一方面實(shí)現(xiàn)了上漿、卷繞一體化的效果、 另一方面，提高涂覆的均一性。

進(jìn)一步，由于碳纖維布在卷繞過程中，難免會因擠壓而產(chǎn)生漏漿、漏料的現(xiàn)象。本發(fā)明通過在漏料槽的底部設(shè)置帶有導(dǎo)料孔的傾斜狀面板，及時(shí)地將因擠壓產(chǎn)生的漿料通過導(dǎo)料孔流出，避免漿料的堆積、污染裝置。

進(jìn)一步，通過設(shè)置第一限位塊、第二限位塊，能有效方式碳纖維布在卷繞過程發(fā)生跑偏的現(xiàn)象。

進(jìn)一步，在下壓涂料裝置的上方設(shè)置喂料裝置，實(shí)現(xiàn)在線及時(shí)喂料、補(bǔ)料的效果。另外，可以在喂料箱中加入攪拌裝置，邊攪拌邊喂入，防止膠合劑長時(shí)間停留在布面上而發(fā)生固化現(xiàn)象。

進(jìn)一步，在碳纖維管的外表面涂覆一層平滑劑層，提高平滑度。采用本發(fā)明的雙組份環(huán)氧樹脂膠合劑，能使得成型后的管材其成型牢度更好，且能滿足常溫固化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種碳纖維管成型裝置的立體圖。

圖2為本發(fā)明一種碳纖維管成型裝置的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明一種碳纖維管成型裝置中芯模為圓柱體結(jié)構(gòu)時(shí)的立體圖。

圖4為本發(fā)明一種碳纖維管成型裝置中芯模為方體結(jié)構(gòu)時(shí)的立體圖。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步描述本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對其作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

如圖1-2所示，本發(fā)明公開一種碳纖維管成型裝置，包括芯模1，還包括支撐座2、下壓涂料裝置。芯模1與支撐座2轉(zhuǎn)動連接，芯模1用以將碳纖維布卷繞至芯模1上。下壓涂料裝置用以將涂料涂覆至碳纖維布上。

下壓涂料裝置包括平板31、下壓板32、刮刀33、支座34、導(dǎo)向螺桿35、與導(dǎo)向螺桿35配合的下壓螺母36、壓縮彈簧37。下壓板32的一端與支座34鉸接，下壓板32的另一端設(shè)置有刮刀33，平板31位于刮刀33的下方。在下壓板32與平板31之間設(shè)置有壓縮彈簧37。壓縮彈簧37可以套設(shè)在導(dǎo)向螺桿35上。在下壓板32上設(shè)置有腰圓形導(dǎo)向通孔（圖中未標(biāo)出），導(dǎo)向螺桿35自上而下貫穿腰圓形導(dǎo)向通孔，下壓螺母36位于下壓板32的上方。

如圖1所示，在有些實(shí)施例中，芯模1為中空結(jié)構(gòu)，中空結(jié)構(gòu)呈圓柱形。中空結(jié)構(gòu)內(nèi)貫穿有轉(zhuǎn)軸4，轉(zhuǎn)軸4的一端與支撐座2的一側(cè)轉(zhuǎn)動連接，轉(zhuǎn)軸4的另一端穿過支撐座2的另一側(cè)且與轉(zhuǎn)盤5連接，在轉(zhuǎn)盤5上設(shè)置有搖桿6。如圖3-4所示，芯模1為方體或者圓柱體結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明可以在轉(zhuǎn)軸4與芯模1之間涂覆粘合劑，將轉(zhuǎn)軸4與芯模1膠合；或者可以在芯模1的邊緣開設(shè)螺紋槽，通過緊固件如螺栓穿過螺紋槽并抵緊轉(zhuǎn)軸4從而實(shí)現(xiàn)緊固。本發(fā)明也可以使用其他現(xiàn)有的技術(shù)，將轉(zhuǎn)軸4與芯模1緊固。

本發(fā)明將待加工碳纖維布平放在平板31上，通過旋動螺母36，帶動下壓板32上升后者下壓，使得壓縮彈簧37壓縮或者伸長，從而調(diào)節(jié)下壓板32的壓下程度，從而調(diào)節(jié)刮刀33與平板31之間的間隙。再將膠合劑涂在碳纖維布表面，通過拉伸碳纖維布，使得膠合劑在刮刀33的刮涂作用下，均勻地涂覆在碳纖維布表面，再將碳纖維布上涂有膠合劑的一端貼合在涂有脫模劑的芯模1上，通過手搖搖桿6帶動芯模1轉(zhuǎn)動，將碳纖維布持續(xù)卷繞在芯模1上。

本發(fā)明通過調(diào)節(jié)下壓板32的下壓程度，一方面有效控制上漿量；另一方面防止芯模1卷繞時(shí)因張力不均造成的浮動，相比現(xiàn)有技術(shù)，節(jié)省了陰模，規(guī)避了因使用陰模而造成的定位困難的問題；通過芯模1轉(zhuǎn)動帶動碳纖維布卷繞的同時(shí)，利用刮刀33對碳纖維布上的膠合劑進(jìn)行涂覆，一方面實(shí)現(xiàn)了上漿、卷繞一體化的效果、 另一方面，提高涂覆的均一性。

如圖1-2所示，在有些實(shí)施例中，在支撐座2的頂部設(shè)置有漏料槽（圖中未標(biāo)出），芯模1容納在漏料槽中。在漏料槽的底部設(shè)置有傾斜狀的面板（圖中未標(biāo)出），面板上設(shè)置有導(dǎo)料孔7，導(dǎo)料孔7與外界連通。

由于碳纖維布在卷繞過程中，難免會因擠壓而產(chǎn)生漏漿、漏料的現(xiàn)象。本發(fā)明通過在漏料槽的底部設(shè)置帶有導(dǎo)料孔7的傾斜狀面板，及時(shí)地將因擠壓產(chǎn)生的漿料通過導(dǎo)料孔7流出，避免漿料的堆積、污染裝置。

如圖1-2所示，在有些實(shí)施例中，在芯模1上還滑動配合地設(shè)置有第一限位塊（圖中未標(biāo)出）、第二限位塊（圖中未標(biāo)出），第一限位塊、第二限位塊分別位于芯模1的兩端。

進(jìn)一步，通過設(shè)置第一限位塊、第二限位塊，能有效方式碳纖維布在卷繞過程發(fā)生跑偏的現(xiàn)象。

如圖1-2所示，在有些實(shí)施例中，在下壓涂料裝置的上方還設(shè)置有喂料裝置，喂料裝置包括喂料箱81、喂料管82、導(dǎo)料閥（圖中未標(biāo)出）。喂料管82與喂料箱81連通，導(dǎo)料閥設(shè)置在喂料管82上。

在下壓涂料裝置的上方設(shè)置喂料裝置，實(shí)現(xiàn)在線及時(shí)喂料、補(bǔ)料的效果。另外，可以在喂料箱81中加入攪拌裝置83，邊攪拌邊喂入，防止膠合劑長時(shí)間停留在布面上而發(fā)生固化現(xiàn)象。

如圖1-2所示，進(jìn)一步，可以在下壓板32上開設(shè)導(dǎo)料通孔321，導(dǎo)料通孔321與喂料管82相對。膠合劑可以通過導(dǎo)料通孔321漏至平板31上。避免因下壓板32在空間上的隔擋而將喂料裝置設(shè)置的位置遠(yuǎn)離刮刀33。

實(shí)施例2

一種使用實(shí)施例1所述的碳纖維管成型裝置加工碳纖維管的方法，包括以下步驟：

（1）將碳纖維布平放在平板上，保證待涂膠合劑的一面向上，在芯模的表面涂覆一層脫模劑層。

（2）調(diào)節(jié)下壓板的下壓程度，在布上喂入膠合劑。

（3）拉動布，將涂膠的一面貼附在芯模上，轉(zhuǎn)動芯模，帶動布連續(xù)卷繞在芯模上，同時(shí)，刮刀持續(xù)在布表面涂覆膠合劑。

（4）卷繞完畢后，將芯模取出，并將成型的碳纖維管從芯模上抽出。

優(yōu)選地，膠合劑包括以下質(zhì)量份數(shù)的原料：60~70份環(huán)氧樹脂、20~25份的固化劑、20~40份的丙酮或者乙酸乙酯。在碳纖維管的外表面涂覆一層平滑劑層，提高平滑度。采用本發(fā)明的雙組份環(huán)氧樹脂膠合劑，能使得成型后的管材其成型牢度更好，且能滿足常溫固化。本發(fā)明還可以在成型的碳纖維管的外表面涂覆平滑劑，使用的平滑劑為現(xiàn)有技術(shù)的紡織品用平滑劑。

為了提高碳纖維布在卷繞過程中的張力，可以在碳纖維布輸送路徑上設(shè)置張力輥。

本發(fā)明的膠合劑可以采用蘇州七彩石復(fù)合材料提供的 Q-301雙組份環(huán)氧樹脂膠。

優(yōu)選地，碳纖維布為碳纖維預(yù)浸布，包括干法預(yù)浸布、濕法預(yù)浸布、單向預(yù)浸布、預(yù)浸帶、無托布、有托布中的一種。

本發(fā)明還公開一種使用上述的加工碳纖維管的方法加工成型的碳纖維管。

以上僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。