復(fù)合材料桿件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料桿件。
【背景技術(shù)】
[0002]在航空航天領(lǐng)域、或者其他對(duì)結(jié)構(gòu)重量有苛刻要求的領(lǐng)域，對(duì)結(jié)構(gòu)不僅有一定的重量指標(biāo)要求，還有更高的技術(shù)指標(biāo)要求，如剛度、強(qiáng)度、抗拉伸強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗瞬時(shí)沖擊強(qiáng)度等。如果是結(jié)構(gòu)部件由全金屬材料制得，要使結(jié)構(gòu)達(dá)到一定的技術(shù)指標(biāo)要求，該結(jié)構(gòu)不僅體積龐大，而且重量很大。以桿件為例，如果是全金屬桿件，要想使其具有更高的技術(shù)指標(biāo)，即需要增大其截面直徑，從而增加了桿件自身的重量及其所占用的體積，這不僅會(huì)對(duì)其他結(jié)構(gòu)中其他部件的空間布置造成困難，還會(huì)使整個(gè)產(chǎn)品背上沉重的重量負(fù)擔(dān)，降低了結(jié)構(gòu)承載其他物體的承載能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種復(fù)合材料桿件。
[0004]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]復(fù)合材料桿件，其特征在于，包括支撐體；所述支撐體的兩端分別設(shè)有至少一個(gè)耳片；所述支撐體的外表面包覆有第一纖維增強(qiáng)材料層。
[0006]優(yōu)選地是，所述支撐體的兩端分別設(shè)有一個(gè)或兩個(gè)所述耳片；位于所述支撐體同一端的兩個(gè)所述耳片間隔設(shè)置。
[0007]優(yōu)選地是，所述耳片抵靠在所述支撐體上；第一纖維增強(qiáng)材料線或第一纖維增強(qiáng)材料帶沿所述支撐體的軸向纏繞所述支撐體和所述耳片后加熱固化形成所述第一纖維增強(qiáng)材料層，并將所述耳片和所述支撐體連接。
[0008]優(yōu)選地是，所述第一纖維增強(qiáng)材料層的外表面還包覆有第二纖維增強(qiáng)材料層；第二纖維增強(qiáng)材料線或第二纖維增強(qiáng)材料帶沿所述支撐體的圓周方向和軸向纏繞所述第一纖維增強(qiáng)材料層后加熱固化形成所述第二纖維增強(qiáng)材料層。
[0009]優(yōu)選地是；所述耳片抵靠在所述支撐體上；第一纖維增強(qiáng)材料線或第一纖維增強(qiáng)材料帶沿所述支撐體的圓周方向和軸向纏繞所述支撐體和所述耳片后加熱固化形成所述第一纖維增強(qiáng)材料層，并將所述耳片和所述支撐體連接。
[0010]優(yōu)選地是，所述第一纖維增強(qiáng)材料層的外表面還包覆有第二纖維增強(qiáng)材料層；所述第二纖維增強(qiáng)材料層由第二纖維增強(qiáng)材料線或第二纖維增強(qiáng)材料帶沿所述支撐體的軸向纏繞所述第一纖維增強(qiáng)材料層后加熱固化形成。
[0011]優(yōu)選地是，所述耳片設(shè)有溝槽；所述第一纖維增強(qiáng)材料線或所述第一纖維增強(qiáng)材料帶沿軸向纏繞所述耳片時(shí)，容置于所述溝槽內(nèi)；或者所述第二纖維增強(qiáng)材料線或所述第二纖維增強(qiáng)材料帶沿軸向纏繞所述耳片時(shí)，容置于所述溝槽內(nèi)。
[0012]優(yōu)選地是，所述耳片上設(shè)有多個(gè)第二凸塊；多個(gè)所述第二凸塊沿圓周方向分布；所述第一纖維增強(qiáng)材料線或所述第一纖維增強(qiáng)材料帶沿軸向纏繞、并依次繞過(guò)所述支撐體兩端耳片上的第二凸塊，將所述支撐體兩端的耳片與所述支撐體連接；或者所述第二纖維增強(qiáng)材料線或所述第二纖維增強(qiáng)材料帶沿軸向纏繞、并依次繞過(guò)所述支撐體兩端耳片上的第二凸塊，將所述支撐體兩端的耳片與所述支撐體連接。
[0013]優(yōu)選地是，所述耳片的外表面上設(shè)有波紋段；所述第一纖維增強(qiáng)材料線或所述第一纖維增強(qiáng)材料帶纏繞所述耳片時(shí)，與所述波紋段機(jī)械咬合。
[0014]優(yōu)選地是，還包括第一連接件；所述第一連接件包括相配合的第一凸塊和第一插槽；所述第一凸塊設(shè)置在所述耳片和所述支撐體其中之一上，所述第一插槽設(shè)置在所述耳片和所述支撐體中的另一個(gè)上；所述第一凸塊可插拔地插置于所述第一插槽內(nèi)，將所述耳片安裝在所述支撐體的端部。
[0015]優(yōu)選地是，還包括連桿；所述耳片設(shè)置在所述連桿的兩端；所述支撐體上設(shè)有沿軸向延伸的凹槽；所述凹槽與所述連桿相適應(yīng)；所述連桿嵌入所述凹槽內(nèi)，使所述耳片伸出所述凹槽設(shè)置于所述支撐體的端部。
[0016]優(yōu)選地是，包括兩個(gè)所述連桿；所述支撐體上設(shè)有兩個(gè)所述凹槽；每個(gè)所述連桿嵌入一個(gè)所述凹槽內(nèi)；設(shè)置于所述支撐體同一端的兩個(gè)耳片間隔設(shè)置。
[0017]優(yōu)選地是，所述耳片與所述連桿一體設(shè)置；所述耳片和所述連桿由金屬材料制得，或由第三纖維增強(qiáng)材料纏繞后加熱固化制得，或采用樹(shù)脂傳遞模塑成型工藝形成。
[0018]優(yōu)選地是，第一纖維增強(qiáng)材料線或第一纖維增強(qiáng)材料帶沿所述支撐體的圓周方向和軸向纏繞所述支撐體、所述連桿和所述耳片后加熱固化形成所述第一纖維增強(qiáng)材料層，并將所述連桿和所述支撐體連接。
[0019]優(yōu)選地是，所述第一纖維增強(qiáng)材料層的外表面還包覆有第二纖維增強(qiáng)材料層；所述第二纖維增強(qiáng)材料層由第二纖維增強(qiáng)材料線或第二纖維增強(qiáng)材料帶沿所述支撐體的軸向纏繞所述第一纖維增強(qiáng)材料層后加熱固化形成。
[0020]優(yōu)選地是，所述第一纖維增強(qiáng)材料層為第一纖維增強(qiáng)樹(shù)脂層；所述第二纖維增強(qiáng)材料層為第二纖維增強(qiáng)樹(shù)脂層；所述第三纖維增強(qiáng)材料層為第三纖維增強(qiáng)樹(shù)脂層；所述第一纖維增強(qiáng)樹(shù)脂層包括第一纖維和第一樹(shù)脂；所述第二纖維增強(qiáng)樹(shù)脂層包括第二纖維和第二樹(shù)脂；所述第三纖維增強(qiáng)樹(shù)脂層包括第三纖維和第三樹(shù)脂；所述第一纖維、所述第二纖維與所述第三纖維相同或不相；所述第一纖維、所述第二纖維或所述第三纖維選自玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維、硼纖維、石棉纖維、芳綸纖維、奧綸纖維、聚酯纖維、尼龍纖維、維尼綸纖維、聚丙烯纖維、聚酰亞胺纖維、棉纖維和劍麻中的一種或任意幾種；所述第一樹(shù)脂、所述第二樹(shù)脂或所述第三樹(shù)脂相同或不同；所述第一樹(shù)脂、所述第二樹(shù)脂或所述第三樹(shù)脂選自環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、乙烯基樹(shù)脂、苯并噁嗪樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂中的一種或任意幾種。
[0021]優(yōu)選地是，耳片既可以由金屬材料制得，也可以由復(fù)合材料制得。復(fù)合材料可選用金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料或高分子基復(fù)合材料。所述耳片上設(shè)有通孔。當(dāng)耳片采用復(fù)合材料制得，所述通孔內(nèi)可設(shè)置襯套。襯套可避免耳片磨損，延長(zhǎng)耳片使用壽命。襯套磨損后，較耳片更換方便。
[0022]優(yōu)選地是，所述支撐體由泡沫材料等蓬松輕質(zhì)材料制得。
[0023]本發(fā)明中的復(fù)合材料桿件，充分利用了復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性和疲勞性等性能，使其具有優(yōu)異的抗拉伸性能、抗壓性能。與全金屬桿件相比，在達(dá)到相同的各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)的情況下，本發(fā)明具有明顯的重量?jī)?yōu)勢(shì)、體積優(yōu)勢(shì)和更高的安全系數(shù)，可減輕30%的重量。與全金屬桿件相比，重量相等長(zhǎng)度相同的情況下，本發(fā)明的復(fù)合材料桿件的力學(xué)指標(biāo)提升20%?40%。這也意味著該發(fā)明將在航空航天、重型機(jī)械、汽車(chē)等領(lǐng)域有著光明的應(yīng)用前景。
[0024]本發(fā)明通過(guò)纖維增強(qiáng)材料沿支撐體的軸向纏繞包裹耳片和支撐體，提高耳片和支撐體的結(jié)合強(qiáng)度，更重要的是，為復(fù)合材料桿件提供抗拉伸性能。拉伸應(yīng)變最高可達(dá)3.5%以上。
[0025]本發(fā)明通過(guò)纖維增強(qiáng)材料沿支撐體的圓周方向和軸向纏繞包裹耳片和支撐體，為復(fù)合材料桿件提供抗壓性能。
[0026]在達(dá)到相同的抗拉伸性能、抗壓性能、抗沖擊性能等力學(xué)指標(biāo)的情況下，本發(fā)明的復(fù)合材料桿件的重量?jī)H為全金屬桿件重量的70%。也就是說(shuō)，采用本發(fā)明的復(fù)合材料桿件代替全金屬桿件，可減輕搬運(yùn)桿件所需的工作量，提高了工作效率，降低了生產(chǎn)所需成本。另一方面，因?yàn)檫_(dá)到相同的抗拉伸性能、抗壓性能、抗沖擊性能等力學(xué)指標(biāo)的情況下，本發(fā)明的復(fù)合材料桿件的重量?jī)H為全金屬桿件重量的70%，所以吊裝設(shè)備每次可吊裝的復(fù)合材料桿件的長(zhǎng)度或數(shù)量要大于全金屬桿件，從而降低了吊裝次數(shù)，減輕了吊裝工作量，提高了工作效率，降低了生產(chǎn)所需成本。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為實(shí)施例1中的復(fù)合材料桿件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為實(shí)施例1中的復(fù)合材料桿件的結(jié)構(gòu)爆炸圖；
[0029]圖3為實(shí)施例2中的復(fù)合材料桿件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4為實(shí)施例3中的復(fù)合材料桿件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖5為實(shí)施例3中的復(fù)合材料桿件的徑向截面示意圖；
[0032]圖6為實(shí)施例5中的復(fù)合材料桿件的局部結(jié)構(gòu)爆炸示意圖；
[0033]圖7為實(shí)施例5中的復(fù)合材料桿件的徑向截面示意圖；
[0034]圖8為實(shí)施例6中的復(fù)合材料桿件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖9為實(shí)施例6中的復(fù)合材料桿件的