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复合材料压力容器缠绕工艺是一种先进的制造技术,主要用于生产高强度、轻质的压力容器。
这种工艺的核心是将连续纤维浸渍树脂后,按照特定的角度和路径缠绕到旋转的芯模上。
通过精确控制缠绕参数,可以获得优异的力学性能和结构完整性。
缠绕工艺的第一步是芯模准备。芯模的形状决定了容器的内腔形状,需要选择合适的材料如可溶性或可收缩芯模。
表面必须涂覆脱模剂以便后续脱模。同时要进行材料准备,包括选择合适的增强纤维如碳纤维或玻璃纤维,
以及基体树脂如环氧树脂。树脂体系需要精确配制,控制粘度和适用期等关键参数。
纤维浸胶是关键步骤,纤维束必须通过浸胶装置充分浸润树脂。可采用湿法缠绕直接通过树脂槽,
或使用预浸料带进行干法缠绕。缠绕成型包括两种主要模式:环向缠绕角度接近90度,主要承受环向应力;
螺旋缠绕角度小于90度,同时承受轴向和环向应力。通过精确控制缠绕角度、张力和铺层顺序,
可以优化容器的力学性能。
固化是将湿树脂转化为坚硬基体的关键步骤。缠绕完成的容器送入烘箱或热压罐,
按照预定的固化工艺曲线进行加热。温度、时间和压力必须精确控制,使树脂发生完全的交联反应。
固化完成后需要冷却至适当温度,然后进行脱模。根据芯模类型,可采用溶解、拆卸或熔化等方式取出芯模,
最终获得具有所需形状和性能的复合材料压力容器壳体。
后处理是缠绕工艺的最后阶段。首先对容器进行修整,去除多余材料并打磨表面。
然后安装金属或复合材料制成的封头、接口和管嘴等配件,组装成完整的压力容器。
质量检测是确保产品安全的关键环节,包括超声波检测和射线检测等无损检测方法,
以及水压试验和气压试验等压力试验,全面验证容器的结构完整性和承载能力,
确保产品符合相关标准和使用要求。