本發(fā)明涉及復(fù)合材料，尤其涉及一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)材波紋夾芯管結(jié)構(gòu)及成型工藝。

背景技術(shù)：

1、隨著航空航天領(lǐng)域的迅速發(fā)展，復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用愈加廣泛，復(fù)合材料具備高比強(qiáng)度、高比模量、耐腐蝕的性能特點(diǎn)，與金屬材料相比具備明顯的減重效果。而為了實(shí)現(xiàn)極致的輕量化，復(fù)合材料則采用薄壁結(jié)構(gòu)。

2、由于單個(gè)薄壁管剛度較差，極易發(fā)生變形，因此現(xiàn)有采用了波紋夾芯的結(jié)構(gòu)以提升管結(jié)構(gòu)的剛度，但是薄壁結(jié)構(gòu)下，波紋夾芯與管道壁面的粘接屬于技術(shù)難題之一，而且粘接截面的膠層厚度難以控制，難以保證粘接質(zhì)量。

3、因此，針對(duì)以上不足，需要提供一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)材波紋夾芯管結(jié)構(gòu)及成型工藝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

2、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是解決現(xiàn)有的波紋夾芯與管道壁面粘接難度大且粘接效果差，導(dǎo)致波紋夾芯管結(jié)構(gòu)成型效果差的問(wèn)題。

3、(二)技術(shù)方案

4、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)材波紋夾芯管結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)管、波紋管、填充層、外管和加強(qiáng)環(huán)，橫截面為波紋的波紋管粘接在內(nèi)管外，外管粘接在波紋管外，填充層注入在波紋管與外管之間的空間內(nèi)；波紋管沿管道長(zhǎng)度方向分為多段，加強(qiáng)環(huán)粘接在相鄰兩段波紋管之間且與內(nèi)管和外管固連。

5、作為對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，優(yōu)選地，填充層采用pmi泡沫。

6、作為對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，優(yōu)選地，內(nèi)管與波紋管之間、波紋管與外管之間均采用中溫環(huán)氧膠膜進(jìn)行粘接。

7、作為對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，優(yōu)選地，加強(qiáng)環(huán)為實(shí)心圓環(huán)結(jié)構(gòu)。

8、本發(fā)明還提供一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)材波紋夾芯管結(jié)構(gòu)的成型工藝，包括以下步驟：

9、ⅰ.將內(nèi)管、加強(qiáng)環(huán)和波紋管分別通過(guò)模具成型；

10、ⅱ.設(shè)計(jì)新的粘接工具，在內(nèi)管外端面鋪貼中溫環(huán)氧膠膜，再將波紋管和加強(qiáng)環(huán)逐個(gè)套在內(nèi)管外，最后利用到粘接工具內(nèi)以對(duì)各個(gè)波紋管進(jìn)行定位及加壓固化；

11、ⅲ.對(duì)粘接工具進(jìn)行加熱，待溫度升至加壓點(diǎn)后，旋動(dòng)粘接工具上的螺釘使加壓塊向內(nèi)管軸線運(yùn)動(dòng)，直至加壓塊與波紋管凹陷部分抵接并將波紋管凹陷部分壓向內(nèi)管，對(duì)粘接工具進(jìn)行降溫使中溫環(huán)氧膠膜固化后完成內(nèi)管與波紋管和加強(qiáng)環(huán)的連接；

12、ⅳ.去掉粘接工具，在波紋管凹陷部分和外壁面上鋪貼中溫環(huán)氧膠膜；

13、ⅴ.在波紋管凹陷部分鋪放填充層，在填充層外壁面鋪貼中溫環(huán)氧膠膜，再通過(guò)纏繞機(jī)將外管繞在波紋管和填充層外，使用真空袋或熱壓罐工藝進(jìn)行最后的固化成型。

14、作為對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，優(yōu)選地，加強(qiáng)環(huán)與內(nèi)管一體成型。

15、作為對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，優(yōu)選地，內(nèi)管、外管和加強(qiáng)環(huán)均采用碳纖維纏繞機(jī)纏繞成型。

16、作為對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，優(yōu)選地，波紋管通過(guò)真空袋壓或熱壓罐工藝成型。

17、作為對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，優(yōu)選地，鋪放填充層時(shí)對(duì)局部進(jìn)行修剪以使填充層外弧型面與波紋管外弧型面隨型。

18、作為對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，優(yōu)選地，出現(xiàn)間隙采用中溫環(huán)氧膠膜填充。

19、(三)有益效果

20、本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：

21、1、本發(fā)明的內(nèi)管、波紋管、加強(qiáng)環(huán)和外管均采用薄壁特征，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)極致輕量化，且組合后還具有高剛度的特點(diǎn)。

22、2、本發(fā)明的波紋夾芯管具有能夠根據(jù)不同需要進(jìn)行對(duì)應(yīng)的優(yōu)化，例如可以改變內(nèi)管和外管的直徑以及纏繞角度改變內(nèi)外管的大小和剛度；可以改變加強(qiáng)環(huán)截面形狀，將矩形改為工字型；可以改變波紋管的厚度、夾芯特征的形狀和數(shù)量；或同時(shí)改變上述所有因素以提升波紋夾芯管的適配程度。

23、3、本發(fā)明的波紋夾芯管采用分段成型的工藝，結(jié)合配套的粘接工具，能夠360°對(duì)波紋管和內(nèi)管的所有粘接界面進(jìn)行加壓控制，既能加強(qiáng)各個(gè)部分的粘接強(qiáng)度，又能提升粘接質(zhì)量，極大地降低制造成本。

技術(shù)特征：

1.一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)材波紋夾芯管結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括內(nèi)管(1)、波紋管(2)、填充層(3)、外管(4)和加強(qiáng)環(huán)(5)，橫截面為波紋的波紋管(2)粘接在內(nèi)管(1)外，外管(4)粘接在波紋管(2)外，填充層(3)注入在波紋管(2)與外管(4)之間的空間內(nèi)；波紋管(2)沿管道長(zhǎng)度方向分為多段，加強(qiáng)環(huán)(5)粘接在相鄰兩段波紋管(2)之間且與內(nèi)管(1)和外管(4)固連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)材波紋夾芯管結(jié)構(gòu)，其特征在于：填充層(3)采用pmi泡沫。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)材波紋夾芯管結(jié)構(gòu)，其特征在于：內(nèi)管(1)與波紋管(2)之間、波紋管(2)與外管(4)之間均采用中溫環(huán)氧膠膜進(jìn)行粘接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)材波紋夾芯管結(jié)構(gòu)，其特征在于：加強(qiáng)環(huán)(5)為實(shí)心圓環(huán)結(jié)構(gòu)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)材波紋夾芯管結(jié)構(gòu)的成型工藝，其特征在于：包括以下步驟，

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)材波紋夾芯管結(jié)構(gòu)的成型工藝，其特征在于：加強(qiáng)環(huán)(5)與內(nèi)管(1)一體成型。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)材波紋夾芯管結(jié)構(gòu)的成型工藝，其特征在于：內(nèi)管(1)、外管(4)和加強(qiáng)環(huán)(5)均采用碳纖維纏繞機(jī)纏繞成型。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)材波紋夾芯管結(jié)構(gòu)的成型工藝，其特征在于：波紋管(2)通過(guò)真空袋壓或熱壓罐工藝成型。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)材波紋夾芯管結(jié)構(gòu)及成型工藝，其特征在于：鋪放填充層(3)時(shí)對(duì)局部進(jìn)行修剪以使填充層(3)外弧型面與波紋管(2)外弧型面隨型。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)材波紋夾芯管結(jié)構(gòu)及成型工藝，其特征在于：出現(xiàn)間隙采用中溫環(huán)氧膠膜填充。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)材波紋夾芯管結(jié)構(gòu)及成型工藝，涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，包括內(nèi)管、波紋管、填充層、外管和加強(qiáng)環(huán)，橫截面為波紋的波紋管粘接在內(nèi)管外，外管粘接在波紋管外，填充層注入在波紋管與外管之間的空間內(nèi)，波紋管沿管道長(zhǎng)度方向分為多段，加強(qiáng)環(huán)粘接在相鄰兩段波紋管之間且與內(nèi)管和外管固連。本發(fā)明具有能提供一種成型難度低的高剛度波紋夾芯管的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：王凱,井文奇,李卓達(dá),付路,柯紅軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：航天特種材料及工藝技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30