双omega非对称截面碳纤维薄壁管及金属模具
技术领域
1.本实用新型涉及航空航天技术领域，特别涉及一种双omega非对称截面碳纤维薄壁管及金属模具。
背景技术：2.由于运载火箭空间有限，卫星天线、太阳帆板等航天结构都追求大折展比，碳纤维复合材料具有轻质高强、可设计性强等优点，为可展结构的重要组成结构材料。目前，国际空间可展开结构受到运载火箭空间限制，制造工艺限制，最长仅展开15-20米。
技术实现要素：3.鉴于上述问题，本实用新型的目的是提出一种双omega非对称截面碳纤维薄壁管、制备方法及金属模具，通过“先成型后粘接”工艺制备双omega非对称截面碳纤维薄壁管，在成型过程中，通过每次移动半模具长送料，二次固化完成双omega非对称截面碳纤维薄壁管的连续制备，最终可实现50米可展结构的制备，大大增加了碳纤维薄壁管的展开长度。
4.为实现上述目的，本实用新型采用以下具体技术方案：
5.本实用新型提供一种金属模具，包括上成型模板和下成型模板；下成型模板为凹槽式结构，下成型模板的截面为“ω”形，上成型模板为凸起式结构，上成型模板的截面为“ω”形。
6.优选地，下成型模板均分为成型区域和预成型区域；下成型模板的长度为上成型模板的长度的至少两倍。
7.本实用新型还提供一种双omega非对称截面碳纤维薄壁管，包括内壳和外壳，内壳和外壳的截面为omega型，通过下成型模板与上成型模板热压成型；内壳和外壳的边缘通过粘接剂进行粘接后构成有中空空间，实现双omega非对称截面碳纤维薄壁管的卷曲和展开。
8.优选地，双omega非对称截面碳纤维薄壁管的卷曲方向为由外壳向内壳进行卷曲；外壳的抗弯刚度大于内壳的抗弯刚度；外壳和内壳的增强材料由碳纤维的平纹布、斜纹布和单轴向布组成。
9.优选地，外壳和内壳的基体材料为高韧性环氧树脂、氰酸酯树脂、双马树脂或聚氨酯树脂。
10.优选地，粘接剂为固化环氧、氰酸酯、双马树脂或聚氨酯。
11.与现有的技术相比，通过“先成型后粘接”工艺制备双omega非对称截面碳纤维薄壁管，在成型过程中，通过每次移动半模具长送料，二次固化完成双omega非对称截面碳纤维薄壁管的连续制备，最终可实现50米可展结构的制备，大大增加了碳纤维薄壁管的展开长度。
附图说明
12.图1是根据本实用新型实施例提供的双omega非对称截面碳纤维薄壁管制备方法
的流程示意图。
13.图2是根据本实用新型实施例提供的双omega非对称截面碳纤维薄壁管制备方法的成型模具示意图。
14.图3是根据本实用新型实施例提供的双omega非对称对称截面碳纤维薄壁管的结构示意图。
15.图4是根据本实用新型实施例提供的双omega非对称截面碳纤维薄壁管的结构示意图。
16.图5是根据本实用新型实施例提供的双omega非对称截面碳纤维薄壁管的卷曲状态示意图。
具体实施方式
17.在下文中，将参考附图描述本实用新型的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
18.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，而不构成对本实用新型的限制。
19.图1是根据本实用新型实施例提供的双omega非对称截面碳纤维薄壁管制备方法的流程示意图。
20.如图1所示，本实用新型实施例提供的双omega非对称截面碳纤维薄壁管制备方法包括以下步骤：
21.s1、将碳纤维铺放在下成型模板上。
22.图2是根据本实用新型实施例提供的双omega非对称截面碳纤维薄壁管制备方法的成型模具示意图。
23.如图2所示，成型模具为金属模具，包括：上成型模板和下成型模板；下成型模板为凹槽式结构，凹槽的截面为omega截面。下成型模板均分为成型区域和预成型区域。
24.下成型模板的长度为上成型模板的长度的两倍。若上成型模板的长度为m，则下成型模板的长度为2m。上成型模板为凸起式结构，凸起的截面为omega截面。
25.s2、通过上成型模板对成型区域的碳纤维进行压制，同时对下成型模板进行加热固化处理，固化制度80℃/10分钟。
26.加热固化方式可采用热压机、模温机或者加热偶等方式；
27.s3、成型区域的碳纤维固化后，将未固化的碳纤维向前移动m距离后重复步骤s2。
28.s4、重复步骤s1-s3，分别制备内壳和外壳后，将内壳和外壳的边缘进行粘接固定，得到碳纤维薄壁管。
29.粘接胶可以为高韧性常温固化环氧、氰酸酯、双马树脂、聚氨酯等胶粘剂。
30.图3是根据本实用新型实施例提供的双omega对称截面碳纤维薄壁管的结构示意图。
31.图4是根据本实用新型实施例提供的双omega非对称截面碳纤维薄壁管的结构示意图。
32.如图3和图4所示，本实用新型提供的双omega非对称截面碳纤维薄壁管由内壳、外壳粘接而成。
33.内壳的几何参数包括半径ri1、半径ri2、对顶角ai，粘接边w；外壳的几何参数包括半径ro1、半径ro2、对顶角ao，粘接边w，双omega截面可以是对称、也可以是非对称。这里的非对称截面是以内壳、外壳弧长相等为前提，满足ai＝ao，ri1＝ro2，ri2＝ro1。
34.外壳和内壳可以采用湿法、预浸料制作，加压方式采用金属对模，加热固化方式可采用热压机、模温机或者加热偶等方式；
35.当双omega截面碳纤维薄壁管为对称式结构时，定义管轴向为0
°
，外壳采用碳纤维t300级平纹布，铺层[(0,90)]2，内壳采用碳纤维铺层[(
±
45)]2；
[0036]
当双omega截面碳纤维薄壁管为非对称式结构时，定义管轴向为0
°
，外壳采用碳纤维t300级平纹布、碳纤维t300级单轴向布，铺层[(0,90)/0/(0,90)]；内壳采用碳纤维t300级平纹布、碳纤维t300级单轴向布，铺层[(
±
45)/90/(
±
45)]；
[0037]
图5是根据本实用新型实施例提供的双omega非对称截面碳纤维薄壁管的卷曲状态示意图。
[0038]
如图5所示，碳纤维薄管从外壳向内壳卷曲，展开方向相反。为了使双omega非对称截面碳纤维薄壁管达到稳定可卷状态，内壳的抗弯刚度需低于外壳的抗弯刚度。非对称截面碳纤维薄壁管的内壳和外壳的刚度不同，体现在两个方面：内壳和外壳虽然都为omega截面，但是截面尺寸不也一样；两者的铺层角度不一样。
[0039]
内壳与外壳的增强材料可以为碳纤维平纹布、斜纹布、单轴向布；基体材料可以为环氧树脂、氰酸酯树脂、双马树脂、聚氨酯树脂等；纤维增强复合材料是由纤维和树脂组成的，纤维是增强材料，树脂为基体材料，纤维用于承载，树脂固化后用于传递载荷。胶粘接可以为高韧性常温固化环氧、氰酸酯、双马树脂、聚氨酯等胶粘剂。
[0040]
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。以上本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。
技术特征：1.一种金属模具，其特征在于，包括上成型模板和下成型模板；所述下成型模板为凹槽式结构，所述下成型模板的截面为“ω”形，所述上成型模板为凸起式结构，所述上成型模板的截面为“ω”形。2.根据权利要求1所述金属模具，其特征在于，所述下成型模板均分为成型区域和预成型区域；所述下成型模板的长度为上成型模板的长度的至少两倍。3.一种利用权利要求1-2任一项所述的金属模具制备得到的双omega非对称截面碳纤维薄壁管，其特征在于，包括内壳和外壳，所述内壳和外壳的截面为“ω”形，通过所述下成型模板与所述上成型模板热压成型；所述内壳和外壳的边缘通过粘接剂进行粘接后构成有中空空间，实现碳纤维薄壁管的卷曲和展开。4.根据权利要求3所述的双omega非对称截面碳纤维薄壁管，其特征在于，所述双omega非对称截面碳纤维薄壁管的卷曲方向为由外壳向内壳进行卷曲；所述外壳的抗弯刚度大于所述内壳的抗弯刚度。5.根据权利要求4所述的双omega非对称截面碳纤维薄壁管，其特征在于，所述外壳和内壳的基体材料为高韧性环氧树脂、氰酸酯树脂、双马树脂或聚氨酯树脂。6.根据权利要求5所述的双omega非对称截面碳纤维薄壁管，其特征在于，所述粘接剂为固化环氧、氰酸酯、双马树脂或聚氨酯。7.根据权利要求6所述的双omega非对称截面碳纤维薄壁管，其特征在于，所述外壳和内壳的增强材料由碳纤维的平纹布、斜纹布和单轴向布组成。
技术总结本实用新型提供一种双Omega非对称截面碳纤维薄壁管及金属模具，其中的金属模具，包括上成型模板和下成型模板；下成型模板为凹槽式结构，下成型模板的截面为“Ω”形，上成型模板为凸起式结构，上成型模板的截面为“Ω”形。双Omega非对称截面碳纤维薄壁管包括内壳和外壳，内壳和外壳的截面为Omega型；内壳和外壳的边缘通过粘接剂进行粘接后构成有中空空间，实现双Omega非对称截面碳纤维薄壁管的卷曲和展开。通过“先成型后粘接”工艺制备双Omega非对称截面碳纤维薄壁管，在成型过程中，通过每次移动半模具长送料，二次固化完成双Omega非对称截面碳纤维薄壁管的连续制备，最终可实现50米可展结构的制备，大大增加了碳纤维薄壁管的展开长度。展开长度。展开长度。
技术研发人员：商伟辉 孟凡壹 曹延君 贾嵩 秦闯
受保护的技术使用者：长春长光宇航复合材料有限公司
技术研发日：2022.07.12
技术公布日：2022/12/2
