一種碳纖維增強複合材料車載罐的製作方法

2023-07-19 08:01:31

本發明涉及車載罐領域，尤其是涉及一種碳纖維增強複合材料車載罐。

背景技術：

由於目前使用的成品油、酸鹼溶液等腐蝕性液體運輸都是金屬罐體，一方面金屬罐體本身耐腐蝕性較差，使用壽命短；另一方面金屬罐體自重較大，車輛油耗高，長途運輸經濟性不佳。而隨著道路運輸業競爭加劇，對提升單位車輛運載量、降低運費的要求越來越高，罐式運輸汽車向輕量化方向發展是一個必然趨勢。

技術實現要素：

本發明的目的在於為解決現有技術的不足，而提供一種碳纖維增強複合材料車載罐。

本發明新的技術方案是：一種碳纖維增強複合材料車載罐，包括罐腔、支架和結構層，所述的車載罐由3~6個罐腔組合而成，罐腔分中間罐腔及端罐腔兩種，端罐腔上頂部裝有法蘭；罐腔由內襯層製成，內襯層以橡膠材質充氣內膽做為模具，採用四維包絡纏繞成型工藝製作而成；罐腔橫截面為圓形或橢圓形筒狀結構，罐腔之間由螺栓及粘接連接而成，罐腔外部包覆有結構層，結構層為玻璃纖維增強熱固性複合材料層，採用四維包絡纏繞成型技術製作而成，罐腔連接處設有加強筋；加強筋為玻璃纖維增強熱固性複合材料材質，進行環向纏繞補強；罐腔之間有通孔，相臨罐腔的通孔相適應，罐腔之間貫通；罐腔底部設有支架。

所述的罐腔的內襯層為玻璃纖維增強熱固性複合材料材質，其增強材料為玻璃纖維或碳纖維材料。

所述的罐體內襯層及結構層壁厚不超過10mm。

所述的配方料主要由以下（重量百分比）的各組分混合後製備而成：環氧樹脂20-30份、玻璃纖維55-65份、碳纖維5-10份、助劑2-5份、固化劑5-10份。

所述的製造工藝為：

a、將定製的壁厚1mm的HDPE材質模具膽做為內襯，充氣後做為纏繞模具進行固定，採用4維纏繞機進行包覆纏繞成型，纏繞層材質為環氧樹脂+E玻纖，結構層厚度為3mm；固化溫度不超過185℃，固化時間不超過2h；

b、按獨立腔體的結構類型進行組裝並定位，內部聯通部位裝配連接組件，環氧粘接劑粘接+非金屬螺栓定位緊固，並進行內防處理，防止組裝部位滲漏；

c、採用4維纏繞機進行碳纖維結構層的包覆纏繞成型，在獨立腔體交界部位加強筋結構的補強纏繞，以提高車載罐的整體剛度和強度，並進行固化成型；固化溫度不超過185℃，固化時間不超過4h；

d、將製備好的毛坯罐局部打磨開孔，組裝法蘭部件；

e、安裝支架進行固定。

所述的步驟a為將特定規格型號的橡膠內膽充氣後，按照鋪層設計要求進行內襯腔體製作，將玻璃纖維和碳纖維材料浸潤樹脂後，採用四維包絡纏繞成型技術纏繞成型。

本發明的有益效果是：一種碳纖維增強複合材料車載罐可以解決金屬車載罐存在的耐腐蝕性差並大幅度降低罐體的壁厚和設計重量，減少車輛燃料消耗，具有重量輕、強度高、耐腐蝕、防靜電、節能環保、綜合效益好等特點。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

其中：1為罐腔、2為支架、3為結構層。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

一種碳纖維增強複合材料車載罐，包括罐腔1、支架2和結構層3，所述的車載罐由3~6個罐腔1組合而成，罐腔1分中間罐腔及端罐腔兩種，端罐腔上頂部裝有法蘭；罐腔1由內襯層製成，內襯層以橡膠材質充氣內膽做為模具，採用四維包絡纏繞成型工藝製作而成；罐腔1橫截面為圓形或橢圓形筒狀結構，罐腔1之間由螺栓及粘接連接而成，罐腔1外部包覆有結構層3，結構層3為玻璃纖維增強熱固性複合材料層，採用四維包絡纏繞成型技術製作而成，罐腔1連接處設有加強筋；加強筋為玻璃纖維增強熱固性複合材料材質，進行環向纏繞補強；罐腔1之間有通孔，相臨罐腔1的通孔相適應，罐腔1之間貫通；罐腔1底部設有支架2。

所述的罐腔1的內襯層為玻璃纖維增強熱固性複合材料材質，其增強材料為玻璃纖維或碳纖維材料。

所述的罐體內襯層及結構層3壁厚不超過10mm。

所述的配方料主要由以下（重量百分比）的各組分混合後製備而成：環氧樹脂20-30份、玻璃纖維55-65份、碳纖維5-10份、助劑2-5份、固化劑5-10份。

所述的製造工藝為：

a、將定製的壁厚1mm的HDPE材質模具膽做為內襯，充氣後做為纏繞模具進行固定，採用4維纏繞機進行包覆纏繞成型，纏繞層材質為環氧樹脂+E玻纖，結構層3厚度為3mm；固化溫度不超過185℃，固化時間不超過2h；

b、按獨立腔體的結構類型進行組裝並定位，內部聯通部位裝配連接組件，環氧粘接劑粘接+非金屬螺栓定位緊固，並進行內防處理，防止組裝部位滲漏；

c、採用4維纏繞機進行碳纖維結構層3的包覆纏繞成型，在獨立腔體交界部位加強筋結構的補強纏繞，以提高車載罐的整體剛度和強度，並進行固化成型；固化溫度不超過185℃，固化時間不超過4h；

d、將製備好的毛坯罐局部打磨開孔，組裝法蘭部件；

e、安裝支架2進行固定。

所述的步驟a為將特定規格型號的橡膠內膽充氣後，按照鋪層設計要求進行內襯腔體製作，將玻璃纖維和碳纖維材料浸潤樹脂後，採用四維包絡纏繞成型技術纏繞成型。