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专利号: 2021108853708
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-03-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种具有变刚度特征的编织复合材料管件制造方法,其特征在于:包括编织阶段和固化阶段;

其中,所述编织阶段包括如下工艺步骤:

1‑1),制备芯轴:将金属管置入模具,模具一端连接铸蜡机,一端接入烧杯I;启动铸蜡机,蜡液流入模具;关闭铸蜡机,待蜡液冷却,取出制备好的芯轴;

1‑2),根据芯轴直径及编织角度,计算出芯轴的收敛区域长度和抽取速度;

1‑3),将计算结果编译为程序语言,并输入环形编织机的控制单元;

1‑4),将芯轴安装于机械手上,启动环形编织机进行编织,形成编织物;

所述固化阶段包括如下工艺步骤:

2‑1),用打孔器在脱模布上打孔,之后将脱模布裹在编织物上,再将导流网裹在其外侧;

2‑2),将裹好导流网的编织物置于真空包中,所述真空包两侧置有导管;

2‑3),用天平称取环氧树脂与固化剂置入烧杯II中,搅拌均匀至液体透明,之后将其放入真空罐中抽取气泡;抽取气泡完成后将烧杯II从真空罐中取出;

2‑4),真空包一端导管接入盛有树脂与固化剂共混溶液的烧杯II,另一端导管接入空烧杯III中,空烧杯III置于真空罐中;

2‑5),开启真空泵,共混溶液由烧杯II流入真空包中,待溶液完全浸渍织物,将真空包两端导管扎紧,关闭真空泵;

2‑6),将浸渍得到的管子置于烘箱中进行烘烤,烘烤后取出并拆除真空包、导流网和脱模布;

2‑7),再将管子置于烘箱中烘烤,待蜡全部融化,取出金属管,即可得到编织碳纤维复合材料管。

2.如权利要求1所述的具有变刚度特征的编织复合材料管件制造方法,其特征在于:所述步骤1‑1)中,金属管的直径为16mm,包覆的蜡层厚度为2mm。

3.如权利要求1所述的具有变刚度特征的编织复合材料管件制造方法,其特征在于:所述步骤1‑2)中,编织角度α为30°和/或60°,根据编织角度及等效圆直径计算出芯轴的收敛区域长度和抽取速度,计算公式如下:其中,ω是锭子转动的角速度,R是芯轴的半径,V是芯轴抽取机构的抽取速度。

4.如权利要求1所述的具有变刚度特征的编织复合材料管件制造方法,其特征在于:所述步骤1‑4)中采用的编织材料为日本东丽公司的T700SC‑12K碳纤维。

5.如权利要求1所述的具有变刚度特征的编织复合材料管件制造方法,其特征在于:所述环形编织机具有24个锭子和携纱器,24个锭子分成两组,正向纱锭和反向纱锭,携带纱线分别以角速度ω沿着逆时针方向和顺时针方向转动,呈现8字型的运动轨迹,使得正反纱线形成交织状态;根据轴纱根数及分布位置,分别用到0个、4个或8个轴纱锭子和携纱器,轴纱锭子位置固定,轴纱穿过导向环,被编织纱交织包覆其中;将芯轴安装于机械手上,在锭子的旋转过程中,芯轴抽取机构同时以速度V向外抽取,在导向环的辅助作用下,正反两组编织纱线及轴纱交织到芯轴表面,形成变刚度编织物。

6.如权利要求1所述的具有变刚度特征的编织复合材料管件制造方法,其特征在于:所述步骤2‑3)中,按100:32的比例称取环氧树脂与固化剂;所述环氧树脂具体采用XSON有限公司的EPOLAM 2040;所述固化剂具体采用AXSON有限公司的EPOLAM 2042;抽取气泡时间约为15‑20分钟。

7.如权利要求1所述的具有变刚度特征的编织复合材料管件制造方法,其特征在于:所述步骤2‑6)中,烘箱设定温度为25℃,静置24h,之后再将温度升高至70℃,烘烤16h。

8.如权利要求1所述的具有变刚度特征的编织复合材料管件制造方法,其特征在于:所述步骤2‑7)中,烘箱温度为85℃。

9.如权利要求1所述的具有变刚度特征的编织复合材料管件制造方法,其特征在于:所述真空罐为密封状态,其只在顶部留有两个小孔,用于连接两根导管,其中一孔连接一根导管接入真空泵,另一孔在给共混溶液抽气泡时被堵住,在真空灌注时接入真空包一端的导管。

10.如权利要求1所述的具有变刚度特征的编织复合材料管件制造方法,其特征在于:制得的编织碳纤维复合材料管包括恒刚度的±30°编织碳纤维复合材料管、恒刚度的±60°编织碳纤维复合材料管、变刚度的±30°编织碳纤维复合材料管或±60°编织碳纤维复合材料管;其中,变刚度的±30°编织碳纤维复合材料管、±60°编织碳纤维复合材料管均包括四种规格:均匀的4根轴纱分布在管件周围、均匀的8根轴纱分布在管件周围、管件上端和下端分别紧邻着分布4根轴纱、管件上端紧邻着分布8根轴纱。