CN101733937B - 一种复合材料内螺纹成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合材料内螺纹成型方法，将浸有树脂的无纺布环向缠绕在芯模螺纹部分的表面；将混有无机材料晶须的树脂基体涂敷在环向缠绕的无纺布层上，树脂高度应不低于模具螺纹的齿顶；将增强单向纤维布沿环向铺设在芯模表面，其中增强单向纤维布的纤维方向与芯模径向一致，不超过齿高的1/3；将增强环向缠绕纤维环向缠绕在单向纤维布表面，带宽不大于螺纹螺距；螺旋缠绕管体纤维至要求厚度；固化、脱模；本结构是利用增强纤维单向布和环向缠绕相结合的方法成型复合材料管道内螺纹，可以使增强纤维在螺纹齿部沿承载方向的合理分布，起到增强树脂基体的作用，从而保证螺纹连接中内螺纹部分具有足够的强度。

Description

一种复合材料内螺纹成型方法
技术领域
本发明涉及一种复合材料内螺纹成型方法，特别是一种纤维增强复合材料管道内螺纹成型方法。
背景技术
在石油化工、机械制造等领域，复合材料的应用日益增多，各种结构件的连接问题经常出现。在条件允许的情况下，复合材料螺纹连接法是一种可以被广泛采用的连接方法。目前玻璃钢螺纹的成型通常采用对模压制法或者层压板加工等方法。对于缠绕成型的复合材料管道而言，通过缠绕成型内螺纹可以有效提高生产效率。但是，通过传统的缠绕成型方法很难使纤维在螺纹齿部合理分布；此外，由于螺纹牙槽固化成型前树脂处于流动状态，很容易造成螺纹的缺齿和齿型不完整的现象，而且螺纹中富树脂区硬度低也易造成螺纹齿部损坏，这些结构的缺陷都会影响螺纹部分的强度和密封性能，从而影响复合材料管的连接强度。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用无纺布、增强纤维单向布和环向缠绕相结合的方法成型复合材料管道内螺纹，同时采用无机材料晶须增强树脂基体，既能使增强纤维在螺纹齿牙中合理分布，又能使螺纹牙型完整和增强齿牙强度，从而保证螺纹的连接强度。
本发明所述的复合材料内螺纹由浸有树脂的无纺布层、无机材料晶须增强树脂基体层、增强单向纤维布层、环向缠绕纤维层和螺旋缠绕纤维层构成；(1)首先在芯模上涂抹脱模剂，然后将浸有树脂的无纺布环向缠绕在芯模螺纹部分的表面，目的是保证螺纹齿部外轮廓形貌；
(2)将混有无机材料晶须的树脂基体涂敷在环向缠绕的无纺布层上，树脂高度应不低于模具螺纹的齿顶；
(3)将增强单向纤维布沿环向铺设在芯模螺纹部分和芯模管体部分表面，其中增强单向纤维布的纤维方向与芯模径向一致，纤维布厚度根据螺纹的牙槽深度确定，不超过齿高的1/3；
(4)采用复合材料缠绕机将环向缠绕纤维层环向缠绕在增强单向纤维布层表面，缠绕时保证环向缠绕的带宽不大于螺纹螺距；
(5)根据管道规格和设计要求螺旋缠绕管体纤维至要求厚度；
(6)固化、脱模后即可成型玻璃钢管道内螺纹。
复合材料管道连接后承受内压和轴向载荷时螺纹部分的材料主要承受的是剪切应力，而仅通过螺旋缠绕的方法成型的玻璃钢螺纹由于齿部的增强纤维垂直于径向，因此这种结构的复合材料纤维无法起到增强的效果。为了提高螺纹部分的剪切强度，必须在螺纹齿部引入与管体轴向方向一致或接近的纤维。本结构是利用增强纤维单向布和环向缠绕相结合的方法成型复合材料管道内螺纹，可以使增强纤维在螺纹齿部沿承载方向的合理分布，起到增强树脂基体的作用，从而保证螺纹连接中内螺纹部分具有足够的强度。
此外，由于在螺纹表面首先铺设了无纺布，因此刷涂的树脂浸润在无纺布内，既减少了树脂的流动，也由于无纺布与模具的有效接合保证了牙型的外观。采用无规则分布的无机材料晶须增强树脂基体，可以增加齿牙中树脂的强度，减少由于树脂硬度不够造成的机械损伤，同时也可以增加树脂的粘度，更加有利于树脂在模具齿牙中的停留，减少齿牙中空隙的产生。
附图说明
图1复合材料内螺纹成型过程图模具准备
图2复合材料内螺纹成型过程图单向布铺设
图3复合材料内螺纹成型过程图环向缠绕
图4复合材料内螺纹成型过程图螺旋缠绕
其中：1、芯模螺纹部分 2、芯模管体部分 3、单向纤维布 4、环向缠绕纤维 5、螺旋缠绕管体纤维
图5成型后螺纹齿牙内纤维分布示意图
其中：6、螺纹齿部外轮廓 7、树脂基体 8、无机材料晶须。
具体实施方式
成型方法如图1、2、3、4所示，成型后螺纹齿部纤维分布方式如图5所示。
(1)首先在芯模上涂抹脱模剂，然后将浸有树脂的无纺布环向缠绕在芯模螺纹部分1的表面，目的是保证螺纹齿部外轮廓6形貌；
(2)将混有无机材料晶须8的树脂基体7涂敷在环向缠绕的无纺布层上，树脂高度应不低于模具螺纹的齿顶；
(3)将增强单向纤维布3沿环向铺设在芯模螺纹部分1和芯模管体部分2表面，其中增强单向纤维布3的纤维方向与芯模径向一致，纤维布厚度根据螺纹的牙槽深度确定，不超过齿高的1/3；
(4)采用复合材料缠绕机将增强环向缠绕纤维4环向缠绕在单向纤维布3表面，缠绕时保证环向缠绕的带宽不大于螺纹螺距；
(5)根据管道规格和设计要求螺旋缠绕管体纤维5至要求厚度；
(6)固化、脱模后即可成型玻璃钢管道内螺纹。

Claims (1)

1.一种复合材料内螺纹成型方法，由浸有树脂的无纺布层、无机材料晶须增强树脂基体层、增强单向纤维布层、环向缠绕纤维层和螺旋缠绕纤维层构成；其特征在于：(1)首先在芯模上涂抹脱模剂，然后将浸有树脂的无纺布环向缠绕在芯模螺纹部分的表面，目的是保证螺纹齿部外轮廓形貌；(2)将混有无机材料晶须的树脂基体涂敷在环向缠绕的无纺布层上，树脂高度应不低于模具螺纹的齿顶；(3)将增强单向纤维布层沿环向铺设在芯模螺纹部分和芯模管体部分表面，其中增强单向纤维布层的纤维方向与芯模径向一致，纤维布厚度根据螺纹的牙槽深度确定，不超过齿高的1/3；(4)采用复合材料缠绕机将环向缠绕纤维层环向缠绕在增强单向纤维布层表面，缠绕时保证环向缠绕的带宽不大于螺纹螺距；(5)根据管道规格和设计要求螺旋缠绕管体纤维至要求厚度；(6)固化、脱模后即可成型玻璃钢管道内螺纹。
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