一种复合型碳纤维制品制备方法与流程

本发明具体涉及一种复合型碳纤维制品制备方法。

背景技术：

1、泵壳作为流体输送设备的核心承压部件，其材料选择直接决定设备的服役寿命与运行安全性，传统泵壳主要采用铸铁、不锈钢金属材料制造，金属泵壳虽强度较高，但耐腐蚀性能不足，难以应用于强氧化介质、酸碱性流体的泵送场景，近年来，碳纤维复合材料因其比重不足钢的四分之一、强度却为钢的7至10倍、兼具重量轻、强度高、耐腐蚀等特点，在泵类设备制造领域受到广泛关注。

2、目前，普通t300级碳纤维布通常搭配通用双酚a环氧树脂制成，而树脂脆性大、层间结合力弱，应用在泵体运行产生的交变应力和振动环境下，层间易出现剥离、分层，且碳纤维布多为单一规格、无定向设计，承压后易出现纤维滑移、局部开裂损坏，为此我们提出一种复合型碳纤维制品制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种复合型碳纤维制品制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复合型碳纤维制品制备方法，包括以下步骤：

3、s1：将t700级碳纤维预浸料和发泡芯材裁切成预定形状和尺寸的料片，所述料片包括表层料片、结构层料片、补强层料片和夹层料片，所述碳纤维预浸料至少包括单向碳布和平纹碳布；

4、s2：对模压模具的型腔表面进行清理，并涂覆脱模剂，然后将模具预热；

5、s3：按照预定铺层顺序，将所述料片逐层铺贴在模具型腔内以形成制品，所述铺贴过程包括：

6、在所述制品应力集中部位，使用所述补强层料片进行局部附加铺贴，在预定结构层之间嵌入所述夹层料片，以形成碳纤维与发泡芯材复合结构，最后铺贴所述表层料片，铺贴后对模具进行抽真空处理，以排出层间气体；

7、s4：将模具合模并置于热压机中，在合模初期进行零油压保压，之后启动加压，并按预设固化曲线进行分段升温和保压，从而使制品中的树脂交联固化成型；

8、s5：固化完成后，对模具进行冷却，待制品降温后开模取出。

9、优选地，所述t700级碳纤维预浸料包括：

10、t700级碳纤维、改性环氧树脂及固化剂。

11、优选地，所述s1中：

12、所述单向碳布为面密度100g/m²、含胶率为37%的碳布；

13、所述平纹碳布为3k平纹碳布，面密度200g/m²、含胶率为40%；

14、所述发泡芯材为面密度495g/m²、厚度为0.50mm的轻质发泡材料。

15、优选地，所述碳纤维预浸料低温冷藏储存，使用前进行恒温回温。

16、优选地，所述s3中预定铺层顺序为25层独立料片的铺层顺序，其中：

17、采用不同角度的单向碳布进行多向交叉铺层，以构成结构层；

18、所述夹层料片铺设在8-9层；

19、所述表层料片为经烘烤干燥的3k平纹碳布。

20、优选地，所述s5中模压固化采用分段控温、控压工艺，包括：合模后先进行零油压保压，保压时间为1分钟；随后启动自动加压模式，并按预设固化温度曲线进行恒温保压，使树脂充分交联固化。

21、优选地，所述s5中在取出所述制品后，对其表面进行修整，包括：

22、采用五轴cnc加工中心对泵壳的装配孔和密封槽进行精铣加工；

23、采用自动打磨机打磨合模线和边角毛刺，并对r角和圆环边缘进行修整。

24、优选地，所述s5之后还包括检测工序，所述检测工序至少包括：

25、采用三坐标测量仪检测泵壳外形及装配尺寸；

26、采用超声波c扫描探伤仪检测壳体内部缺陷；

27、采用万能力学试验机抽样检测壳体的力学性能。

28、优选地，所述s2中模具为镜面抛光合金模具，其温度偏差控制在3℃以内；步骤s5中所述热压机为伺服液压热压机，其压力控制精度≤±1%。

29、优选地，所述碳纤维预浸料通过数控刀模裁切机进行拆切。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

31、本发明摒弃传统t300级普通碳纤维，采用拉伸强度更高的t700级碳纤维作为主体增强材料，配合单向布与平纹布的组合选型，以及多角度交叉铺层设计，使制品泵壳在各个方向上均具有优异的承载能力，在树脂基体层面，本发明以改性环氧树脂替代传统通用双酚a环氧树脂，能够保证纤维与树脂界面的结合强度，另外在结构层之间嵌入发泡芯材作为轻质夹层，在保证甚至提升制品刚度的前提下大幅降低制件自重，同时利用发泡材料的多孔结构有效缓冲外部振动，提高制品优势。

1.一种复合型碳纤维制品制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种复合型碳纤维制品制备方法，其特征在于：所述t700级碳纤维预浸料包括：

3.根据权利要求1所述的一种复合型碳纤维制品制备方法，其特征在于：所述s1中：

4.根据权利要求1所述的一种复合型碳纤维制品制备方法，其特征在于：所述碳纤维预浸料低温冷藏储存，使用前进行恒温回温。

5.根据权利要求1所述的一种复合型碳纤维制品制备方法，其特征在于：所述s3中预定铺层顺序为25层独立料片的铺层顺序，其中：

6.根据权利要求1所述的一种复合型碳纤维制品制备方法，其特征在于：所述s5中模压固化采用分段控温、控压工艺，包括：合模后先进行零油压保压，保压时间为1分钟；随后启动自动加压模式，并按预设固化温度曲线进行恒温保压，使树脂充分交联固化。

7.根据权利要求1所述的一种复合型碳纤维制品制备方法，其特征在于：所述s5中在取出所述制品后，对其表面进行修整，包括：

8.根据权利要求1所述的一种复合型碳纤维制品制备方法，其特征在于：所述s5之后还包括检测工序，所述检测工序至少包括：

9.根据权利要求1所述的一种复合型碳纤维制品制备方法，其特征在于：所述s2中模具为镜面抛光合金模具，其温度偏差控制在3℃以内；步骤s5中所述热压机为伺服液压热压机，其压力控制精度≤±1%。

10.根据权利要求1所述的一种复合型碳纤维制品制备方法，其特征在于：所述碳纤维预浸料通过数控刀模裁切机进行拆切。