一种铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶的生产工艺方法

摘要

本发明涉及一种铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶制造工艺方法，该复合气瓶的主要承载结构是铝内胆和碳纤维缠绕层，其筒体部分上的碳纤维缠绕层是由纵向螺旋缠绕纤维层和环向缠绕纤维层按优化设计所得的铺层次序交替缠绕而成，碳纤维全缠绕层的表面上缠绕玻璃纤维层作为复合气瓶的抗冲击保护层。经该工艺方法生产的铝内胆全缠绕复合气瓶主要技术指标为：安全系数n≥3.4，疲劳循环次数N≥10000次，满足了合理的应力场分布，保证复合气瓶在使用最少的纤维用量的条件下能够承受最大的爆破压力，使其破裂位置位于气瓶筒体部位、无碎片，并在给定的工作压力下复合气瓶的铝内胆始终处于弹性变形状态，保证复合气瓶具有持久、良好的气密性能和最佳安全性能。

主权项

一种铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶的生产工艺方法，复合气瓶由内至外四部分组成，铝内胆、防电腐蚀涂层、碳纤维缠绕层、玻璃纤维缠绕层，工艺流程如下：步骤一：一次成型铝内胆；步骤二：在铝内胆外表面涂一层防电腐蚀涂层；步骤三：在铝内胆筒体部分，碳纤维缠绕层由环向螺旋缠绕层和纵向缠绕纤维层铺层次序交替缠绕完成：(1)进行环向缠绕，在筒体中部约占筒体65％‑75％部分使用带宽6.5‑7.5mm的纱带片等厚缠绕，在筒体至瓶颈及瓶底两段使用带宽5.5‑6.5mm的纱带片增厚缠绕，以纤维增强方向和复合气瓶纵向对称轴的缠绕角85度至95度，进行每层纱带片数70‑85为数6‑7层的循环缠绕；(2)进行纵向缠绕，使用宽度5.5‑6.5mm的纱带片缠绕，以纤维增强方向和复合气瓶纵向对称轴的缠绕角9度至12度及20度至23度，分别进行每层纱带片数90‑95为数1‑2层的循环缠绕；(3)进行环向缠绕，在筒体中部约占筒体65％‑75％部分使用带宽6.5‑7.5mm的纱带片等厚缠绕，在筒体至瓶颈及瓶底两段使用带宽5.5‑6.5mm的纱带片增厚缠绕，以纤维增强方向和复合气瓶纵向对称轴的缠绕角85度至95度，进行每层纱带片数70‑85为数2‑3层的循环缠绕；(4)进行纵向缠绕，使用宽度5.5‑6.5mm的纱带片缠绕，以纤维增强方向和复合气瓶纵向对称轴的缠绕角9度至12度及20度至23度，分别进行每层纱带片数90‑95为数1‑2层的循环缠绕；(5)在铝内胆的瓶底、瓶肩部分采用纵向螺旋缠绕，其铺层顺序与筒体纵向螺旋缠绕纤维层一致；步骤四：在碳纤维全缠绕层的表面上采用2‑4股玻璃纤维纱缠绕：(1)进行环向缠绕，使用带宽6.5‑7.0mm的纱带片缠绕，以纤维增强方向和复合气瓶纵向对称轴的缠绕角85度至95度，进行每层纱带片数60‑68为数1‑2层的循环缠绕；(2)进行纵向缠绕，使用宽度6.5‑7.0mm的纱带片缠绕，以纤维增强方向和复合气瓶纵向对称轴的缠绕角10度至15度，进行每层纱带片数75‑85为数1‑2层的循环缠绕；步骤五：将缠绕后的复合气瓶放入固化炉中固化成型，温至120℃±10℃保温2‑4小时，然后炉内温度缓慢降至室温；步骤六：将成型后的复合气瓶加压PA＝55‑60MPa，使其完全进入塑性变形状态后，泄压至零。