一種碳纖維復(fù)合材料液壓缸的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種碳纖維復(fù)合材料液壓缸，其包括缸底、缸體、缸蓋、活塞桿、活塞；缸底設(shè)置于缸體的一端，缸蓋設(shè)置于缸體的另一端；活塞桿的一端穿過缸蓋至于缸體內(nèi)；活塞設(shè)置于缸底、缸體、缸蓋所組成的空間內(nèi)，且活塞與活塞桿的伸入缸體內(nèi)的一端固定連接；缸底上設(shè)有與缸體內(nèi)相連通的第一通道；缸蓋上設(shè)有與缸體內(nèi)相連通的第二通道，第二通道包括環(huán)形引流槽和至少兩個(gè)通孔。本發(fā)明的有益效果是：它的比重不到鋼的1/4，碳纖維復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500Mpa以上，是鋼的8倍左右，抗拉彈性模量為23000至43000Mpa亦高于鋼，因而在強(qiáng)度、剛度、抗疲勞性能上比現(xiàn)有的全金屬液壓油缸提高很多。
【專利說明】一種碳纖維復(fù)合材料液壓缸

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液壓缸，尤其涉及一種碳纖維復(fù)合材料液壓缸。

【背景技術(shù)】
[0002]高壓力的液壓產(chǎn)品需要高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)組件。傳統(tǒng)上，典型的移動工程機(jī)械液壓設(shè)備中多使用高強(qiáng)度鋼，而在對重量控制要求很高的設(shè)備中多采用低密度的合金。由于碳纖維復(fù)合材料的比重不到鋼的1/4，碳纖維復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500MPa以上，是鋼的7至9倍，抗拉彈性模量為23000至43000MPa亦高于鋼。碳纖維復(fù)合材料在液壓系統(tǒng)中的使用，使得重量輕、強(qiáng)度高的液壓組件的設(shè)計(jì)成為可能，可廣泛地應(yīng)用于工程機(jī)械、機(jī)床、汽車、船舶和航空航天等工業(yè)領(lǐng)域。特別是隨著各國交通法規(guī)、節(jié)能環(huán)保要求的推出，對于一些大型的工程機(jī)械特別是泵送高度達(dá)30m以上的混凝土機(jī)械的輕量化成為亟待解決的問題。
[0003]早期的復(fù)合材料液壓缸缸體的設(shè)計(jì)中，主要用碳纖維復(fù)合材料層作為增強(qiáng)層，以降低金屬部件的質(zhì)量，但是起主要承載作用的還是金屬，這就使得進(jìn)一步的減重受到了限制。
[0004]減重就意味著更低的能耗，從而節(jié)省動力，提高設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，這一重量輕、結(jié)構(gòu)強(qiáng)的液壓組件在航空航天領(lǐng)域內(nèi)更是有著巨大的應(yīng)用潛力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種碳纖維復(fù)合材料液壓缸，解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0007]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種碳纖維復(fù)合材料液壓缸，其包括缸底、缸體、缸蓋、活塞桿、活塞；所述缸底設(shè)置于所述缸體的一端，所述缸蓋設(shè)置于所述缸體的另一端；所述活塞桿的一端穿過所述缸蓋至于所述缸體內(nèi)；所述活塞設(shè)置于所述缸底、缸體、缸蓋所組成的空間內(nèi)，且所述活塞與所述活塞桿的伸入所述缸體內(nèi)的一端固定連接；所述缸底上設(shè)有與所述缸體內(nèi)相連通的第一通道；所述缸蓋上設(shè)有與所述缸體內(nèi)相連通的第二通道，所述第二通道包括環(huán)形引流槽和至少兩個(gè)通孔；所述缸體是以強(qiáng)度為大于3600MPa的碳纖維原絲為增強(qiáng)材料、熱固性樹脂為基體，采用碳纖維纏繞成型為碳纖維復(fù)合材料層的工藝制成；所述缸底、活塞、缸蓋均由強(qiáng)度大于600MPa的高強(qiáng)度鋁合金制成，其所述活塞桿的材質(zhì)為硬質(zhì)鍍鉻鋼。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:由于缸體采用碳纖維復(fù)合材料加工而成，該碳纖維復(fù)合材料是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500Mpa以上，是鋼的8倍左右，抗拉彈性模量為23000至43000Mpa亦高于鋼，因而在強(qiáng)度、剛度、抗疲勞性能上比現(xiàn)有的全金屬液壓油缸提高很多。
[0009]進(jìn)一步:所述碳纖維纏繞成型工藝，是指采用碳纖維濕法纏繞成型工藝，具體是:將纖維集束或紗帶浸膠后，在張力控制下直接纏繞到芯模上。
[0010]進(jìn)一步:所述碳纖維纏繞成型工藝，是指采用碳纖維干法纏繞成型工藝，具體是:采用經(jīng)過預(yù)浸膠處理的預(yù)浸紗或帶，在纏繞機(jī)上經(jīng)加熱軟化至粘流態(tài)后纏繞到芯模上，然后經(jīng)固化、脫模，獲得制品。
[0011]進(jìn)一步:所述熱固性樹脂采用酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂M03膠粘劑，其在碳纖維復(fù)合材料層中的質(zhì)量比為30至45 %。
[0012]進(jìn)一步:所述碳纖維復(fù)合材料層，其纏繞角度為20至80°，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大于110°c，固化度大于95%。
[0013]進(jìn)一步:所述缸體的內(nèi)壁經(jīng)過表面處理使其表面粗糙度Ra值為0.2至0.3 μ m，表面處理方法為:先對碳纖維復(fù)合材料層表面進(jìn)行粗化處理，然后在粗化表面噴涂金屬底層，最后在金屬底層表面噴涂陶瓷粉末形成陶瓷涂層。
[0014]
[0015]

【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0017]如圖1所不,一種碳纖維復(fù)合材料液壓缸,其包括缸底1、缸體2、缸蓋3、活塞桿4、活塞5 ;所述缸底I設(shè)置于所述缸體2的一端，所述缸蓋3設(shè)置于所述缸體2的另一端；所述活塞桿4的一端穿過所述缸蓋3至于所述缸體2內(nèi)；所述活塞5設(shè)置于所述缸底1、缸體
2、缸蓋3所組成的空間內(nèi)，且所述活塞5與所述活塞桿4的伸入所述缸體2內(nèi)的一端固定連接。所述缸底I上設(shè)有與所述缸體2內(nèi)相連通的第一通道6 ;所述缸蓋3上設(shè)有與所述缸體2內(nèi)相連通的第二通道，所述第二通道包括環(huán)形引流槽7和至少兩個(gè)通孔8。
[0018]所述缸體2是以強(qiáng)度為大于3600MPa的碳纖維原絲為增強(qiáng)材料、熱固性樹脂為基體，采用碳纖維纏繞成型為碳纖維復(fù)合材料層的工藝制成；所述缸底1、活塞5、缸蓋3均由強(qiáng)度大于600MPa的高強(qiáng)度鋁合金制成，其所述活塞桿4的材質(zhì)為硬質(zhì)鍍鉻鋼。
[0019]所述碳纖維纏繞成型工藝，是指采用碳纖維濕法纏繞成型工藝，具體是:將纖維集束或紗帶浸膠后，在張力控制下直接纏繞到芯模上。也可以:所述碳纖維纏繞成型工藝，是指采用碳纖維干法纏繞成型工藝，具體是:采用經(jīng)過預(yù)浸膠處理的預(yù)浸紗或帶，在纏繞機(jī)上經(jīng)加熱軟化至粘流態(tài)后纏繞到芯模上，然后經(jīng)固化、脫模，獲得制品。
[0020]所述熱固性樹脂采用酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂M03膠粘劑，其在碳纖維復(fù)合材料層中的質(zhì)量比為30至45%。所述碳纖維復(fù)合材料層，其纏繞角度為20至80°，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大于110°C,固化度大于95%。
[0021]所述缸體2的內(nèi)壁經(jīng)過表面處理使其表面粗糙度Ra值為0.2至0.3 μ m，表面處理方法為:先對碳纖維復(fù)合材料層表面進(jìn)行粗化處理，然后在粗化表面噴涂金屬底層，最后在金屬底層表面噴涂陶瓷粉末形成陶瓷涂層。
[0022] 所述缸體2與缸底I和缸蓋3之間的連接采用一種經(jīng)過結(jié)構(gòu)改進(jìn)后一種特殊的膠結(jié)形式，以便在高壓力的工作環(huán)境下提供強(qiáng)有力的連接；所述結(jié)構(gòu)改進(jìn)是指通過在缸底I和缸蓋3上與缸體2連接的部分加工出一個(gè)溝槽，該溝槽深度為0.15至0.18mm,使得用環(huán)氧樹脂M03膠粘劑進(jìn)行粘結(jié)時(shí)的厚度保持均勻，以提高連接強(qiáng)度。
[0023]缸底I和缸蓋3上與缸體2連接部分的溝槽表面經(jīng)過滾花處理，并在缸體2進(jìn)行粘接時(shí)，用硝酸或氫氟酸去除缸底I和缸蓋3上溝槽表面的金屬氧化層，以提高連接強(qiáng)度。
[0024]所述缸體2的外表面通過噴涂一層芳族聚酯纖維材料圖層，以防止缸體2受外力的作用。
[0025]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種碳纖維復(fù)合材料液壓缸，其特征在于:包括缸底(I)、缸體(2)、缸蓋(3)、活塞桿(4)、活塞(5);所述缸底(I)設(shè)置于所述缸體(2)的一端，所述缸蓋(3)設(shè)置于所述缸體(2)的另一端；所述活塞桿(4)的一端穿過所述缸蓋(3)至于所述缸體(2)內(nèi)；所述活塞(5)設(shè)置于所述缸底(I)、缸體(2)、缸蓋(3)所組成的空間內(nèi)，且所述活塞(5)與所述活塞桿(4)的伸入所述缸體(2)內(nèi)的一端固定連接； 所述缸底(I)上設(shè)有與所述缸體(2)內(nèi)相連通的第一通道(6);所述缸蓋(3)上設(shè)有與所述缸體(2)內(nèi)相連通的第二通道，所述第二通道包括環(huán)形引流槽(7)和至少兩個(gè)通孔(8)； 所述缸體(2)是以強(qiáng)度為大于3600MPa的碳纖維原絲為增強(qiáng)材料、熱固性樹脂為基體，采用碳纖維纏繞成型為碳纖維復(fù)合材料層的工藝制成； 所述缸底(I)、活塞(5)、缸蓋(3)均由強(qiáng)度大于600MPa的高強(qiáng)度鋁合金制成，其所述活塞桿(4)的材質(zhì)為硬質(zhì)鍍鉻鋼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種碳纖維復(fù)合材料液壓缸，其特征在于:所述碳纖維纏繞成型工藝，是指采用碳纖維濕法纏繞成型工藝，具體是:將纖維集束或紗帶浸膠后，在張力控制下直接纏繞到芯模上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種碳纖維復(fù)合材料液壓缸，其特征在于:所述碳纖維纏繞成型工藝，是指采用碳纖維干法纏繞成型工藝，具體是:采用經(jīng)過預(yù)浸膠處理的預(yù)浸紗或帶，在纏繞機(jī)上經(jīng)加熱 軟化至粘流態(tài)后纏繞到芯模上，然后經(jīng)固化、脫模，獲得制品。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述一種碳纖維復(fù)合材料液壓缸，其特征在于:所述熱固性樹脂采用酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂M03膠粘劑，其在碳纖維復(fù)合材料層中的質(zhì)量比為30至45%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種碳纖維復(fù)合材料液壓缸,其特征在于:所述碳纖維復(fù)合材料層，其纏繞角度為20至80°，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大于110°C，固化度大于95%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種碳纖維復(fù)合材料液壓缸,其特征在于:所述缸體(2)的內(nèi)壁經(jīng)過表面處理使其表面粗糙度Ra值為0.2至0.3 μ m,表面處理方法為:先對碳纖維復(fù)合材料層表面進(jìn)行粗化處理，然后在粗化表面噴涂金屬底層，最后在金屬底層表面噴涂陶瓷粉末形成陶瓷涂層。
【文檔編號】F15B15/20GK104074831SQ201410289832
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】周開雄 申請人:周開雄