一種碳纖維箭杆杆體的製作工藝的製作方法

2023-05-12 10:13:21

專利名稱：一種碳纖維箭杆杆體的製作工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種箭杆杆體的製作工藝，具體是一種採用卷繞或層壓技術製得碳纖維箭杆杆體的製作工藝。
背景技術：
箭杆，一直作為狩獵和射擊運動中不可缺少的工具，主要由杆體、箭頭、葉片組合安裝構成。箭杆的種類很多，主要分織物在473類和578類。最早的箭杆為實心木質材料，後來隨著市場的演變，出現了中空的金屬杆，再後來中空結構成為杆體的常態，且隨著材料學的不斷發展，使用玻纖或碳材料代替金屬製造杆體也變得非常標準化。然而，由於碳纖維或玻纖類材料的本身特性，由該類材質製造的箭杆杆體的直線度和撓度很難控制。直線度的定義直線度是指實際直線對理想直線的變化量，反映了被測直線的不直程度；
直線度誤差可分為給定平面內的直線的誤差、給定方向的直線度誤差和任意方向內的直線度誤差。直線度不好的缺點會影響飛行軌跡，這樣的缺陷是很致命的，使用者在狩獵或射擊時，箭在空中運動時會受到風阻等因素的影響，有經驗的運動員是會尋求具有最佳飛行軌跡的箭杆，以達到最準確的射擊目標。一般箭杆的直線度要求在±0.004〃(±0. Imm)以內，數值越小，說明箭杆直線度越好，一般可達到±0.002〃。撓度的定義撓度(德語Durchbiegung,法語la fleche)-彎曲變形時橫截面
形心沿與軸線垂直方向的線位移稱為撓度，用y表示。簡言之就是指梁、桁架等受彎構件在荷載作用下的最大變形，通常指豎向方向y軸的，就是構件的豎向變形。一般箭杆的撓度分 300、400、500及以上級別，數值越小，說明撓度越好，強度越高。撓度不好的缺陷在於由於箭杆在射擊時是放置在弓中間，在釋放時以及箭進入目標前，箭杆處於很大的應力狀態。如果箭杆的撓度不夠，將會直接導致箭杆破裂、斷開。目前，為了解決上述問題，已有專利號2007101497134的專利公開了一種包括雙部分加強套的複合箭杆及其製造方法和用該箭杆製造的前載箭。在該專利中，主要為對中空的杆芯套套，進行加固，形成撓度較好的杆件。其構造與本發明完全不同。

發明內容
本發明的主要任務在於提供一種碳纖維箭杆的製作工藝，具體是一種平直度、撓度較好的碳纖維箭杆的製作工藝。為了解決以上技術問題，本發明的一種碳纖維箭杆的製作工藝，其特徵在於 預先制定浸潰樹脂的平紋織造織物和單向無緯織物；
將浸潰樹脂的平紋織造織物以經緯紗為坐標，呈40-60°裁剪成預先計算出的箭杆旋轉圈數的矩形片狀大小，將單向無緯織物按經線方向裁剪成矩形片狀大小；
將浸潰樹脂的平紋織造織物和單向無緯織物逐層以芯棒模具的中心縱軸線方向為織物坯的長邊貼合方向卷取；
將卷取後織物後的芯棒模具進行整體BOPP帶纏繞，用於固定織物；
將上述纏好帶的模具進行分段固化處理從室溫按I. 5 — 2°C /min的速度勻速升溫到 80°C，達80°C後保溫30min ;第二段從80°C在40min內勻速升溫到140°C，達140°C後保溫60min,完成固化；
最後脫模、切割、打磨成成品。進一步地，所述浸制樹脂的單向無緯織物為碳纖維織物；樹脂的用量為玻纖重量的 45—55%。進一步地，所述浸制樹脂的平紋織造織物為玻纖紗，樹脂的用量為玻纖重量的 45—60% o進一步地所述BOPP帶纏帶速度控制在1800—2000r/min、帶距控制在I一2mm、張力控制在I. 5—2. 5kg。進一步地，單向碳纖維無緯織物和平紋玻璃纖維織造織物浸潰的樹脂為環氧樹脂。本發明的優點在於
I、直線度的一致性，此生產工藝製作的箭杆，可以保證99%以上的箭杆直線度在 ±0.004〃(±0. Imm)以內，最好的直線度在±0.002〃( ±0. 05mm)以內；2、撓度的一致性， 此生產工藝製作的箭杆，每個級別的撓度誤差可以控制在5%以內；3、克重的一致性，保證每支克重誤差範圍在±0.2克；4、生產操作的簡便性，根據不同撓度計算所用的平紋玻璃纖維織造織物和單向碳纖維無緯織物，可以一次性卷制到模具上，也可以根據需要分兩次卷制，減少了生產工序，優化了生產流程，提高了生產效率。


圖I為本發明箭杆的結構示意圖2為本發明箭杆纖維層卷制示意圖3為本發明BOPP帶纏繞示意圖。
具體實施例方式實施例I
製作規格為ID6. 2*0D7. 5*L762、撓度為 300Spine、直線度< 0. 004〃 ；
本實施例的箭杆結構如圖I所示杆體為底層I和覆層2兩層樹脂環氧樹脂浸潰的織物疊層卷繞，製作成具有恆定的內外徑的中空管狀構成。本實施例中，成品的內徑為6. 2mm, 外徑為7. 5mmo所述底層I的織物為整塊以經緯紗為坐標，呈40-60°裁剪成矩形、片狀的預浸樹脂平紋織物，樹脂重量為玻纖重量的55% ;該底層I為矩形、片狀的預浸樹脂平紋織物以長邊為杆體長度方向卷繞形成中空管狀疊層，卷取後，短邊完全重疊。所述覆層2為矩形片狀狀無緯預浸樹脂碳纖維織物，樹脂重量為玻纖重量的50% ；所述覆層2以底層I為依託，在底層I上，以覆層2長邊平行於底層I的中心縱軸線來定位， 按底層I卷取的方式和要求進行卷取形成覆層2。具體製作方式如下
(I)、預製單向無緯織物和平紋織造織物
單向無緯織物的經紗為碳纖維；將單向無緯織物進行樹脂浸制，樹脂的用量為玻纖重量的 45— 55%。浸制過程單向無緯預浸織物的生產採用兩步法上樹脂，第一步是浸膠，即在離型紙上上膠，第二步是塗膠，即將離型紙覆蓋在碳纖維紗上，通過加熱烘膠、擠壓，將離型紙上的膠轉到碳纖維上，膠含量控制在土 1%，且保證其樹脂在布面上均勻分布。平紋織造織物為玻璃纖維，平紋織造織物用劍杆織機織造；將平紋織造織物進行樹脂浸制樹脂的用量為玻纖重量的45— 60%，
浸制過程預浸織物採用一步法上樹脂，一步法就是直接將碳纖維通過裝有環氧樹脂膠液的膠箱進行浸膠，然後烘乾、收卷、裝箱，膠含量控制在±2%，且保證其樹脂在布面上均勻分布。(2)、織物的裁剪
控制裁剪車間溫度為21-23 °C。對單向無緯織物的裁剪將單向無緯織物放置織物架上，碳纖維預浸織物按碳纖維方向裁剪給定的工藝尺寸；
對平紋織造織物的裁剪將平紋織造織物放置織物架上，裁剪角度為以經線和緯線為坐標，呈60°的角度裁剪；
裁剪後的織物坯保存溫度為5°C ；
(3)、芯棒結構及選取
芯棒3為一個細長的圓柱體、表面光滑的鋼製棒體，棒體的直線度為±0. 02mm，直徑為 6. 22mm，表面粗糙度< 0. 025。(4 )、貼織物、卷織物工藝
在23-25°C的溫度下，在50°C溫度的芯棒3上均勻塗抹一層固體脫模蠟，待模具冷卻至室溫後，再均勻刷一層環氧燙芯樹脂；將刷好環氧燙芯樹脂的芯棒3平放到操作臺上，並將裁好的一整塊平紋織物的一長邊平直貼上芯棒3，平紋織物的端部邊緣距離芯棒3端部保持I一2cm的距離，用電烙鐵快速將貼合的織物邊環芯棒3進一步燙平貼合；將燙好織物的芯棒3放到卷布機卷板中央位置，與壓板平行，將織物平鋪好，芯棒3壓在織物上，在卷布機下降壓力2 — 2. 5kg、溫度231—251、卷管長度80—100_、延時前進時間I. 5—1. 8s的狀態下將整個織物匹全部平直地卷到芯棒3上；
將卷好平紋織物的芯棒3放置到操作臺上，將裁剪好的整塊無緯織物貼到卷有平紋織物的芯棒3上，具體步驟與平紋織物步驟相同，貼合的無緯織物長邊與芯棒3平行，短邊與芯棒3垂直；卷制示意如圖2所示。(5)、纏 BOPP 帶
將卷好的芯棒3立即放到纏帶機上進行纏BOPP帶4,纏帶轉速控制在2000r/min、帶距控制在I. 5mm、張力控制在2kg。BOPP帶4起點距離芯棒3上卷繞織物端部8—IOcm處,開始纏帶,至芯棒3末端,纏帶結束；剪斷BOPP帶4，用膠帶將BOPP帶4端頭封好；纏BOPP帶4步驟示意如圖3所示。(6)、固化
將纏好帶的芯棒3掛到固化爐內，關好爐門；進行分段固化第一段從室溫30min按 I. 50C /min的速度勻速升溫到80°C，達80°C後保溫30min ;第二段從80°C在40min內勻速升溫到140 C ,達140 C後保溫60min，完成固化；
(7)、脫模、切割、打磨
待溫度降低到60°C後常規脫模；確保箭杆完全冷卻後常規切割打磨。由上述工藝製得的箭杆，經檢測，直線度用直線度測量儀測量，實測數據為 0. 08mm，撓度用撓度儀測量，實測數據為284Spine。
權利要求
1.一種碳纖維箭杆杆體的製作工藝，其特徵在於預先制定浸潰樹脂的平紋玻璃纖維織造織物和單向碳纖維無緯織物；根據碳纖維箭杆撓度要求的不同，計算需要使用的平紋玻璃纖維織物和單向碳纖維無緯織物，將浸潰樹脂的平紋玻璃纖維織物以經緯紗為坐標， 呈40-60°裁剪成所需的矩形片狀，將單向碳纖維無緯織物按經線方向裁剪成所需的矩形片狀；將預浸潰樹脂的平紋玻璃纖維織物和單向碳纖維無緯織物逐層以芯棒模具的中心縱軸線方向為織物坯的長邊貼合方向卷取；將卷取織物後的芯棒模具進行整體BOPP帶纏繞， 用於固定織物；將上述纏好帶的模具進行分段固化處理從室溫按I. 5 — 2°C /min的速度勻速升溫到80°C，達80°C後保溫30min ;第二段從80°C在40min內勻速升溫到140°C，達 140 C後保溫60min,完成固化；最後脫|旲、切割、打磨成成品。
2.根據權利要求I所述的一種碳纖維箭杆杆體的製作工藝，其特徵在於所述浸制樹脂的單向無緯織物為碳纖維織物；樹脂的用量為碳纖維重量的45— 55%。
3.根據權利要求I所述的一種碳纖維箭杆杆體的製作工藝，其特徵在於所述浸制樹脂的平紋織造織物為玻璃纖維織物，樹脂的用量為玻璃纖維重量的45— 60%。
4.根據權利要求I所述的一種碳纖維箭杆杆體的製作工藝，其特徵在於所述BOPP帶纏帶速度控制在1800— 2000r/min、帶距控制在I一 L 5mm、張力控制在L 5—2. 8kg。
5.根據權利要求I所述的一種碳纖維箭杆的製作工藝，其特徵在於單向碳纖維無緯織物和平紋玻璃纖維織物浸潰的樹脂為環氧樹脂。
全文摘要
本發明公開了一種碳纖維箭杆杆體的製作工藝，其特徵在於預先制定浸漬樹脂的平紋玻璃纖維織造織物和單向碳纖維無緯織物；根據碳纖維箭杆撓度要求的不同，計算需要使用的平紋玻璃纖維織物和單向碳纖維無緯織物，再將其逐層以芯棒模具的中心縱軸線方向為織物坯的長邊貼合方向卷取；卷取後在芯棒模具進行整體BOPP帶纏繞，用於固定織物；將上述纏好帶的模具進行分段固化處理；最後脫模、切割、打磨成成品。本工藝製作的箭杆，可以保證99%以上的箭杆直線度在±0.004"(±0.1mm)以內；撓度的一致性；生產操作的簡便性，提高了生產效率。
文檔編號B32B17/04GK102582135SQ20121004839
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月29日 優先權日2012年2月29日
發明者周加其, 惟學 申請人:南通中鼎複合材料有限公司