变截面碳纤维复合管的温态液压成形工艺和装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010168998.1 (22)申请日 2020.03.12 (71)申请人 南京理工大学 地址 210094 江苏省南京市孝陵卫200号 (72)发明人 杨晨莫星樊红伟 (74)专利代理机构 南京理工大学专利中心 32203 代理人 汪清 (51)Int.Cl. B29C 70/44(2006.01) B29C 33/00(2006.01) B29C 33/04(2006.01) B29C 33/02(2006.01) B29L 23/00(2006.01) (54)发明。

2、名称 一种变截面碳纤维复合管的温态液压成形 工艺和装置 (57)摘要 本发明公开了一种变截面碳纤维复合管的 温态液压成形工艺及装置， 先在等截面碳纤维复 合管内部衬垫一层橡胶管； 然后使用金属环将等 截面碳纤维复合管和橡胶管的两端面箍住； 然后 将含有橡胶管的等截面碳纤维复合管放到具有 温控功能和变截面型腔的模具内， 然后对模具进 行加热， 使等截面碳纤维复合管软化， 封堵等截 面碳纤维复合管两端； 再向等截面碳纤维复合管 内充入液压流体， 使等截面碳纤维复合管发生胀 形， 胀形后的碳纤维复合管与模具贴合， 接着保 压， 冷却后取出橡胶管， 获得变截面的碳纤维复 合管。 本发明可用于获得一些难。

3、成形的变截面的 复杂碳纤维符合管件。 权利要求书1页 说明书2页 附图1页 CN 111409292 A 2020.07.14 CN 111409292 A 1.一种变截面碳纤维复合管的温态液压成形工艺， 其特征在于， 先在等截面碳纤维复 合管(9)内部衬垫一层橡胶管(8)； 然后使用金属环(6)将等截面碳纤维复合管(9)和橡胶管 (8)的两端面箍住； 然后将含有橡胶管(8)的等截面碳纤维复合管(9)放到具有温控功能和 变截面型腔的模具内， 然后对模具进行加热， 使等截面碳纤维复合管(9)软化， 封堵等截面 碳纤维复合管(9)两端； 再向等截面碳纤维复合管(9)内充入液压流体， 使等截面碳纤维。

4、复 合管(9)发生胀形， 胀形后的碳纤维复合管(9)与模具贴合， 接着保压， 冷却后取出橡胶管 (8)， 获得变截面的碳纤维复合管。 2.根据权利要求1所述的变截面碳纤维复合管的温态液压成形工艺， 其特征在于， 所述 模具包括上模(2)、 下模(4)、 左密封块(7)、 右密封块(3)； 所述上模(2)和下模(4)之间设有 碳纤维复合管(9)成型所需的变截面型腔； 所述模具的左右两侧分别设有封堵孔， 分别用于 左密封块(7)、 右密封块(3)的给进， 所述左密封块(7)、 右密封块(3)通过封堵孔进入模具， 以顶住等截面碳纤维复合管(9)两端的金属环(6)； 所述上模(2)和下模(4)内分别设。

5、有多个 加热棒(1)， 用于对模具进行加热。 3.根据权利要求1所述的变截面碳纤维复合管的温态液压成形工艺， 其特征在于， 所述 上模(2)和下模(4)内还分别设有多个冷却水管(5)， 用于对模具进行冷却。 4.根据权利要求1所述的变截面碳纤维复合管的温态液压成形工艺， 其特征在于， 所述 加热温度为80-150度。 5.根据权利要求1所述的变截面碳纤维复合管的温态液压成形工艺， 其特征在于， 所述 保压时间为1-2小时。 6.一种变截面碳纤维复合管的温态液压成形装置， 其特征在于， 包括设有上模(2)和下 模(4)的模具、 左密封块(7)、 右密封块(3)、 金属环(6)、 橡胶管(8)、 。

6、加热装置； 所述橡胶管 (8)用于衬垫在等截面碳纤维复合管(9)内部； 所述金属环(6)用于箍住等截面碳纤维复合 管(9)和橡胶管(8)的两端面； 所述上模(2)和下模(4)之间设有碳纤维复合管(9)成型所需 的变截面型腔； 所述模具的左右两侧分别设有封堵孔， 分别用于左密封块(7)、 右密封块(3) 的给进， 所述左密封块(7)、 右密封块(3)通过封堵孔进入模具， 以顶住等截面碳纤维复合管 (9)两端的金属环(6)； 所述左密封块(7)或右密封块(3)设有液压注入口， 用于向等截面碳 纤维复合管(9)内充入液压流体， 所述加热装置用于对模具进行加热。 7.根据权利要求6所述的变截面碳纤维复。

7、合管的温态液压成形装置， 其特征在于， 所述 加热装置为设置在上模(2)和下模(4)内的多个加热棒(1)。 8.根据权利要求6所述的变截面碳纤维复合管的温态液压成形装置， 其特征在于， 所述 上模(2)和下模(4)内还分别设有多个冷却水管(5)。 9.根据权利要求7所述的变截面碳纤维复合管的温态液压成形装置， 其特征在于， 所述 冷却水管(5)的整体流向垂直于等截面碳纤维复合管(9)的轴向； 且冷却水管(5)呈方波形。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111409292 A 2 一种变截面碳纤维复合管的温态液压成形工艺和装置 技术领域 0001 本发明属于碳纤维复合管件成形技术领域， 特别是。

8、一种变截面碳纤维复合管的温 态液压成形工艺及装置。 背景技术 0002 碳纤维由于具有较大的比强度和比模量等优良性能， 已被愈加广泛地运用到轻量 化设计和制造工艺中来。 传统的碳纤维复合材料成形工艺包括手糊工艺、 液体模塑、 拉挤成 形、 缠绕成形等。 而用于碳纤维复合管件成形最为普遍的工艺为缠绕成形工艺。 缠绕成形工 艺是将浸过树脂胶液的连续纤维按照一定规律缠绕到芯模上， 然后经固化、 脱模， 获得制 品。 但是这种工艺只能获得各处截面都相等的简单管件， 对于获得一些变截面的复杂管件， 采用缠绕成形工艺方法存在的问题是管件成形后没法将管件内的芯模抽出来， 由于这样的 局限性， 碳纤维复合管变。

9、截面管件的成形需要更加优良的成形工艺。 发明内容 0003 本发明的目的在于提供一种变截面碳纤维复合管的温态液压成形工艺及装置， 以 用于获得一些难成形的变截面的复杂碳纤维符合管件。 0004 实现本发明目的的技术解决方案为： 0005 一种变截面碳纤维复合管的温态液压成形工艺， 先在等截面碳纤维复合管内部衬 垫一层橡胶管； 然后使用金属环将等截面碳纤维复合管和橡胶管的两端面箍住； 然后将含 有橡胶管的等截面碳纤维复合管放到具有温控功能和变截面型腔的模具内， 然后对模具进 行加热， 使等截面碳纤维复合管软化， 封堵等截面碳纤维复合管两端； 再向等截面碳纤维复 合管内充入液压流体， 使等截面碳纤。

10、维复合管发生胀形， 胀形后的碳纤维复合管与模具贴 合， 接着保压， 冷却后取出橡胶管， 获得变截面的碳纤维复合管。 0006 一种变截面碳纤维复合管的温态液压成形装置， 包括设有上模和下模的模具、 左 密封块、 右密封块、 金属环、 橡胶管、 加热装置； 所述橡胶管用于衬垫在等截面碳纤维复合管 内部； 所述金属环用于箍住等截面碳纤维复合管和橡胶管的两端面； 所述上模和下模之间 设有碳纤维复合管成型所需的变截面型腔； 所述模具的左右两侧分别设有封堵孔， 分别用 于左密封块、 右密封块的给进， 所述左密封、 右密封块通过封堵孔进入模具， 以顶住等截面 碳纤维复合管两端的金属环； 所述左密封块或右密。

11、封块设有液压注入口， 用于向等截面碳 纤维复合管内充入液压流体， 所述加热装置用于对模具进行加热。 0007 本发明与现有技术相比， 其显著优点是： 0008 (1)本发明的成形工艺及成形设备应用范围广， 生产速度快： 可以通过改变模具的 形状则可灵活地加工出各种复杂截面的管件。 0009 (2)在等截面碳纤维复合管内部衬垫一层橡胶管， 避免了高压液体和软化的等截 面碳纤维复合管基体直接接触， 从而防止高压油污染和破坏碳纤维复合管； 橡胶管具有较 好的弹性， 在高压液体作用下能与碳纤维复合管协同变形。 说明书 1/2 页 3 CN 111409292 A 3 0010 (3)成形过程中， 碳纤。

12、维复合管两端采用金属环箍住， 避免了密封块和碳纤维复合 管端面的直接接触， 防止密封块在轴向密封载荷作用下压垮碳纤维复合管端面， 金属环与 橡胶管紧密连接， 能防止高压油穿透连接面。 附图说明 0011 图1为本发明碳纤维复合管的温态液压成形工艺的工作原理示意图。 0012 图2本发明模具中冷却水管排布示意图。 具体实施方式 0013 下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。 0014 本发明的一种碳纤维复合管的温态液压成形工艺， 实现本工艺的装置如图1所示， 包括上模2、 下模4、 左密封块7、 右密封块3、 金属铁环6、 橡胶管8、 加热装置。 0015 工作前， 先根据待获得的碳。

13、纤维复合管件的截面形状以确定所需模具， 并在液压 机上更换， 选取待加工的等截面碳纤维复合管件9， 在等截面碳纤维复合管件9内部衬垫一 层与碳纤维复合管件9内径相匹配的橡胶管8， 并把等截面碳纤维复合管件9和橡胶管8的两 端面用金属铁环6箍住。 然后将经过上述步骤处理过的碳纤维复合管件9放入模具中。 所述 上模2和下模4之间设有碳纤维复合管9所需成型的变截面型腔； 通过加热装置对模具进行 加热并反馈模具实时温度， 使上模2和下模4温度达到80至150时， 使等截面碳纤维复合 管9基体软化。 所述模具的左右两侧分别设有封堵孔， 分别用于左密封块7、 右密封块3的给 进， 利用液压缸、 电动缸或其。

14、他直线驱动机构驱动左密封块7、 右密封块3通过封堵孔进入模 具导向区， 以顶住等截面碳纤维复合管9两端的金属铁环6； 实现密封块和金属铁环6以及橡 胶管8之间的密封。 所述左密封块(7)或右密封块(3)设有正对金属铁环6的液压注入口(未 示出)， 接着在橡胶管8内通入高压液体， 高压液体让橡胶管8和等截面碳纤维复合管9发生 胀形， 胀形后的碳纤维复合管9会贴合模具， 接着保压1-2小时。 保压完成后， 冷却后取出橡 胶管8， 则可获得所需截面形状的碳纤维复合管成形件。 0016 作为一种实施方式， 所述加热装置为设置在上模2和下模4内的多个加热棒1， 所述 模具内嵌有温度传感器， 温度传感器和。

15、加热棒1与温控仪10电连接， 利用温控仪10 控制加 热棒1对上模2和下模4进行加热并反馈模具实时温度， 当温控仪10显示上模2 和下模4温度 达到80至150时， 驱动液压机左密封块7和右密封块3沿水平方向进入模具导向区， 顶住 碳纤维复合管件9两端的金属铁环6。 0017 为了加速工件的冷却， 所述上模2和下模4内还分别设有多个冷却水管5； 更进一步 的， 所述冷却水管5的整体流向垂直于等截面碳纤维复合管9在模具内的轴向； 且冷却水管5 呈方波形， 以提高冷却效率。 0018 本发明在等截面碳纤维复合管9内部衬垫一层橡胶管8是为了避免高压液体和软 化的等截面碳纤维复合管9基体直接接触， 从而防止高压油污染和破坏碳纤维复合管。 橡胶 管8具有较好的弹性， 在高压液体作用下能与碳纤维复合管协同变形。 成形过程中， 碳纤维 复合管两端采用金属铁环6箍住， 避免了密封块和碳纤维复合管端面的直接接触， 防止密封 块在轴向密封载荷作用下压垮碳纤维复合管端面， 金属铁环6与橡胶管8紧密连接， 能防止 高压油穿透连接面。 说明书 2/2 页 4 CN 111409292 A 4 图1 图2 说明书附图 1/1 页 5 CN 111409292 A 5 。