一種大型復合材料錐管的制造方法與流程
1.本發明涉及復合材料的制備技術領域，具體涉及一種大型復合材料錐管的制造方法。
背景技術：
2.復合材料由于具有比剛度和比強度高、質量輕等一系列優勢，在航空航天、軌道交通等多個領域得到了廣泛地應用。特別的，隨著纖維復合材料的飛速發展，其在無人機領域的應用越來越廣泛。其核心結構部件也開始采用復合材料進行制作。面對無人機結構輕量化的發展要求，大幅采用復合材料輕質結構是必由之路。對于某些大型無人機，選用大型的管梁作為主體結構，利用其結構剛度高、質量輕的特點，可大幅減輕整機的重量。
3.目前，常用的大型錐管復合材料的制造方法主要包括：纏繞成型方法、內脹(氣囊)處理方法以及卷管制造等三種方法。然而對于內脹(氣囊)的方法，其存在采用內脹(氣囊)袋的處理工藝，整個制造過程工時較長，工作效率得不到保障。對于纏繞成型的方法，其存在孔隙率較高以及需要大型纏繞設備等問題，設備要求高、成本高。對于卷管制造的方法，其存在生產過程中因厚度不均而導致的壓實問題，同時卷管制造方法也需要大型卷管設備，其設備購置成本高。
技術實現要素：
4.本發明的目的在于針對現有大型復合材料錐管生產工藝存在的種種不足，而提供一種新的大型復合材料椎管的制造方法，解決了現有大型錐管復合材料制造方法所面臨的制造工時長，效率低，成本高，以及質量得不到保障等問題。
5.本發明是通過如下技術方案實現的：
6.一種大型復合材料錐管的制造方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：
7.一、錐體模具的制作：
8.s1、將若干段直徑漸變的圓管拼接形成錐體模具雛形；
9.s2、將所述錐體模具雛形進行粗加工，然后再進行調質處理；
10.s3、調質處理后進行精加工，保證模具表面光滑度和錐度，獲得錐體模具；
11.二、循環鋪層、纏帶：
12.s1、將所述錐體模具表面清洗干凈，裁剪預浸料；
13.s2、在所述錐體模具表面按照鋪層設計進行循環鋪設所述預浸料及纏帶，每完成鋪設若干層預浸料后進行一次大張力纏帶，纏帶用于壓實所述預浸料，壓實后再去除纏帶；所述的纏帶為熱收縮帶；
14.s3、待循環鋪層及纏帶完成后，在鋪設的預浸料上再進行纏帶；
15.三、固化、脫模：
16.s1、鋪設完成后將模具置于烘箱中或熱壓罐中進行固化，固化后脫模，獲得大型復合材料錐管。
17.本發明提出的大型復合材料錐管的制造方法不同于以往常用的纏繞成型、內脹(氣囊)處理以及卷管制造等三種方法，本發明以相對較低的成本實現高質量大型復合材料錐管的制造，目前未見類似案例。本發明提供的制造方法通過陽模錐體模具設計，組合鋪層+纏帶+固化，有效的完成了大型復合材料錐管的制作，并且制作的錐管內部無缺陷，圓度高、無變形，外觀美觀，其產品質量高。
18.具體的，在本發明的方法中采用了調質處理工藝，調質處理是指淬火加高溫回火的雙重熱處理方法，本發明采用調質處理的目的是使模具具有良好的機械性能。本發明通過調質處理工藝可以使模具的性能，材質得到很大程度的調整，其強度、塑性和韌性都較好，使其達到具有良好的綜合機械性能。
19.進一步的，一種大型復合材料錐管的制造方法：一、錐體模具的制作：步驟s1、若干直徑漸變的圓管通過坡口焊接進行連接。
20.進一步的，一種大型復合材料錐管的制造方法：一、錐體模具的制作：還包括步驟s4、在獲得的錐體模具的兩端分別設置封頭和轉軸，便于后續預浸料鋪貼及纏帶。
21.進一步的，一種大型復合材料錐管的制造方法：二、循環鋪層、纏帶：步驟s2中每完成鋪設2-6層的預浸料后進行一次大張力纏帶，纏帶用于壓實所述預浸料，壓實5-10分鐘后再去除纏帶。其中：循環鋪層，不限鋪層組合形式、可局部增厚或減薄，可設計性強。
22.進一步的，一種大型復合材料錐管的制造方法：二、循環鋪層、纏帶：步驟s2中所述的熱收縮帶選自bopp、pvc、pet膜中的一種。
23.進一步的，一種大型復合材料錐管的制造方法：二、循環鋪層、纏帶：步驟s3、待循環鋪層及纏帶完成后，在鋪設的預浸料上再纏2-4層的熱收縮帶。
24.進一步的，一種大型復合材料錐管的制造方法：三、固化、脫模：步驟s1、鋪設完成后將模具豎直懸掛于烘箱中進行固化，固化后采用脫芯機進行脫模，獲得大型復合材料錐管。
25.進一步的，一種大型復合材料錐管的制造方法：三、固化、脫模：步驟s1、鋪設完成后在纏帶后的模具表面依次鋪放透氣氈、真空袋，密封后進入熱壓罐中加壓固化，固化后脫模，獲得大型復合材料錐管。
26.本發明的有益效果：
27.(1)本發明提供的一種大型復合材料錐管的制造方法，采用了陽模錐體模具設計，組合鋪層+纏帶+固化，有效的完成了大型復合材料錐管的制作，其制作的錐管內部無缺陷，圓度高、無變形，外觀美觀，且一次性成本低。
28.(2)本發明提供的大型復合材料錐管的制造方法，其相對于組合陰模內脹(氣囊)的方法，本發明的制造方法設計的陽模錐體模具結構形式簡單，且在陽模上直接鋪貼復合材料預浸料，鋪貼效率及質量能夠得到有效保證；并且無合模及內脹(氣囊)袋的處理工作，使得本發明方法的整個制造過程工時大幅減少，工作效率得到大幅提高。
29.(3)本發明提供的大型復合材料錐管的制造方法，其相對于纏繞成型方法而言，本發明制備的大型復合材料錐管零件的內部質量較高(孔隙率更低)，無鋪層(大型纏繞機)設備要求，成本低。
30.(4)本發明提供的大型復合材料錐管的制造方法，其相對于卷管制造方法而言，本發明的方法可分段鋪層設計、局部加強，能夠避免卷管過程中因厚度不均而產生的壓實問
題；同時本發明的方法無需大型卷管設備，能有效降低設備購置及使用成本。
31.(5)在本發明的制造方法中采用了纏帶壓實預浸料的工藝，以此替代了傳統的真空袋壓方法進行壓實，工藝簡單且成本更低。
附圖說明
32.為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。
33.圖1為本發明制作的錐體模具的結構示意圖；
34.圖2為本發明制造的大型復合材料錐管的結構示意圖。
35.圖中標記：1轉軸、2封頭。
具體實施方式
36.下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發明及其應用或使用的任何限制。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
37.實施例1
38.一種大型復合材料錐管的制造方法，以大端直徑250mm、小端直徑70mm、長度7000mm的纖維復合材料大型錐管為例，采用環氧體系的預浸料進行制造；預浸料鋪層厚度由大端2.7mm，逐漸過渡到小端0.85mm，鋪層逐步遞減；該大型復合材料錐管的制造方法，包括如下具體步驟：
39.一、錐體模具的制作：
40.s1、將錐體模具分成多段直徑漸變的圓管拼接設計，按照每隔約1m分段一次，總共分7段，將這7段直徑漸變的圓管通過坡口焊接形成錐體模具雛形；
41.s2、將所述錐體模具雛形進行粗加工，然后再進行調質處理，通過調質處理使模具具有良好的機械性能；
42.s3、調質處理后進行精加工，保證模具表面光滑度和錐度，獲得錐體模具；
43.s4、在獲得的錐體模具的兩端分別設置封頭2和轉軸1，便于后續預浸料鋪貼及纏帶；如圖1所示；
44.二、循環鋪層、纏帶：
45.s1、將所述錐體模具表面清洗干凈，裁剪預浸料；
46.s2、在所述錐體模具表面按照鋪層設計進行循環鋪設環氧體系的預浸料及纏帶，每完成鋪設4-6層的預浸料后使用纏帶機進行一次大張力纏帶，纏帶一層，并保持5-10分鐘，纏帶用于壓實鋪設的預浸料，壓實后再去除纏帶；所述的纏帶為熱收縮帶；以纏帶方式替代常規的真空袋壓方法進行壓實；
47.s3、待循環鋪層及纏帶完成后，在大直徑端頭部進行環向增厚處理，方便后續脫模；同時在鋪層的最外面大張力往復纏繞2層bopp帶(熱收縮帶)，纏繞帶間距為1-2mm；
48.三、固化、脫模：
49.s1、鋪設完成后在熱壓罐中進行固化，依次在纏帶后的零件表面鋪放透氣氈、真空袋，密封后在熱壓罐中加壓固化，并且制件在熱壓罐中采用平放的方式放置在平板上，平板提前墊上緩沖材料，增大模具的受力面積，減少模具自重對零件的影響，固化完成后利用脫芯機及行吊完成錐管脫模，獲得大型復合材料錐管，該大型復合材料錐管的結構如圖2所示。
50.上述為本發明的較佳實施例僅用于解釋本發明，并不用于限定本發明。凡由本發明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。
技術特征：
1.一種大型復合材料錐管的制造方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：一、錐體模具的制作：s1、將若干段直徑漸變的圓管拼接形成錐體模具雛形；s2、將所述錐體模具雛形進行粗加工，然后再進行調質處理；s3、調質處理后進行精加工，保證模具表面光滑度和錐度，獲得錐體模具；二、循環鋪層、纏帶：s1、將所述錐體模具表面清洗干凈，裁剪預浸料；s2、在所述錐體模具表面按照鋪層設計進行循環鋪設所述預浸料及纏帶，每完成鋪設若干層預浸料后進行一次大張力纏帶，纏帶用于壓實所述預浸料，壓實后再去除纏帶；所述的纏帶為熱收縮帶；s3、待循環鋪層及纏帶完成后，在鋪設的預浸料上再進行纏帶；三、固化、脫模：s1、鋪設完成后將模具置于烘箱中或熱壓罐中進行固化，固化后脫模，獲得大型復合材料錐管。2.根據權利要求1所述的一種大型復合材料錐管的制造方法，其特征在于，一、錐體模具的制作：步驟s1、若干直徑漸變的圓管通過坡口焊接進行連接。3.根據權利要求1所述的一種大型復合材料錐管的制造方法，其特征在于，一、錐體模具的制作：還包括步驟s4、在獲得的錐體模具的兩端分別設置封頭和轉軸，便于后續預浸料鋪貼及纏帶。4.根據權利要求1所述的一種大型復合材料錐管的制造方法，其特征在于，二、循環鋪層、纏帶：步驟s2中每完成鋪設2-6層的預浸料后進行一次大張力纏帶，纏帶用于壓實所述預浸料，壓實5-10分鐘后再去除纏帶。5.根據權利要求1所述的一種大型復合材料錐管的制造方法，其特征在于，二、循環鋪層、纏帶：步驟s2中所述的熱收縮帶選自bopp、pvc、pet膜中的一種。6.根據權利要求1所述的一種大型復合材料錐管的制造方法，其特征在于，二、循環鋪層、纏帶：步驟s3、待循環鋪層及纏帶完成后，在鋪設的預浸料上再纏2-4層的熱收縮帶。7.根據權利要求1所述的一種大型復合材料錐管的制造方法，其特征在于，三、固化、脫模：步驟s1、鋪設完成后將模具豎直懸掛于烘箱中進行固化，固化后采用脫芯機進行脫模，獲得大型復合材料錐管。8.根據權利要求1所述的一種大型復合材料錐管的制造方法，其特征在于，三、固化、脫模：步驟s1、鋪設完成后在纏帶后的模具表面依次鋪放透氣氈、真空袋，密封后進入熱壓罐中加壓固化，固化后脫模，獲得大型復合材料錐管。
技術總結
本發明公開一種大型復合材料錐管的制造方法，方法：一、錐體模具的制作：S1、將若干段直徑漸變的圓管拼接形成錐體模具雛形；S2、將錐體模具雛形進行粗加工，再進行調質處理；S3、調質處理后進行精加工，保證模具表面光滑度和錐度，獲得錐體模具；二、循環鋪層、纏帶：S1、將錐體模具表面清洗干凈，裁剪預浸料；S2、在錐體模具表面按照鋪層設計進行循環鋪設預浸料及纏帶，每完成鋪設若干層預浸料后進行一次大張力纏帶，纏帶用于壓實預浸料，壓實后再去除纏帶；纏帶為熱收縮帶；S3、待循環鋪層及纏帶完成后，在鋪設的預浸料上再進行纏帶；三、固化、脫模：S1、鋪設完成后將模具置于烘箱中或熱壓罐中進行固化，固化后脫模，獲得大型復合材料錐管。獲得大型復合材料錐管。獲得大型復合材料錐管。
