CN105387336B - 一种金属内衬复合气瓶及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属内衬复合气瓶的制造方法，所述金属内衬复合气瓶包括金属内衬、绝热层、支撑层、结构层；所述制造方法包括：金属内衬成型，将所述金属内衬制成椭球体形状；绝热层预成型，将所述绝热层粘覆在所述金属内衬上；将所述支撑层缠绕在所述绝热层上，以支撑并固定所述绝热层与所述金属内衬；将所述结构层缠绕在所述支撑层上，解决了现有技术气瓶重量大、强度低且成型过程中易变形导致强度变低、容积变小的技术问题，达到了提高金属内衬复合气瓶重量轻、强度高、不易变形的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及航天制造技术领域，特别涉及一种金属内衬复合气瓶及其制造方法。
背景技术
在航天航空技术领域，高温高压气瓶是非常重要的零部件。高温高压气瓶用于储存高温(1000℃以上)、高压(30MPa以上)的燃气，因此对气瓶的要求是非常高的，现有技术中的气瓶重量大、强度低等缺陷，且现有技术中提供的金属内衬复合气瓶容易变形，会导致气瓶容积变小，结构强度变低，产品最终无法使用。
发明内容
本发明提供金属内衬复合气瓶及其制造方法，解决了现有技术气瓶重量大、强度低且成型过程中易变形导致强度变低、容积变小的技术问题，达到了提高金属内衬复合气瓶重量轻、强度高、不易变形的技术效果。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种金属内衬复合气瓶的制造方法，所述金属内衬复合气瓶包括金属内衬、绝热层、支撑层、结构层；所述制造方法包括：金属内衬成型，将所述金属内衬制成椭球体形状；绝热层预成型，将所述绝热层粘覆在所述金属内衬上；将所述支撑层缠绕在所述绝热层上，以支撑并固定所述绝热层与所述金属内衬；将所述结构层缠绕在所述支撑层上。
优选的，所述绝热层预成型，具体为：将绝热层分成多个节段拼接成型，所述绝热层的弧度与所述金属内衬的椭球体形状的弧度相匹配；所述绝热层与所述金属内衬的贴合处设置有0.5mm～2mm的预留空间，以释放所述绝热层中的应力。
优选的，所述将绝热层分成多个节段拼接成型具体分为两个节段拼接成型。
优选的，所述两个节段的拼接处具体为所述金属内衬椭球体形状的曲率半径最大处。
优选的，在所述绝热层预成型后，所述制造方法还包括：在所述金属内衬上贴覆0.2mm～2.2mm厚的生胶片，使得在所述绝热层粘覆在所述金属内衬上时，所述生胶片设置在所述预留空间中。
优选的，所述生胶片的材料为三元乙丙橡胶。
优选的，将所述绝热层粘覆在所述金属内衬上后，在140℃～170℃温度、0.3MPa～1MPa压力下加热加压硫化1h～4h成型。
优选的，将所述支撑层缠绕在所述绝热层上，具体为在所述绝热层上均匀缠绕1～2层支撑层，并在140℃～170℃温度下固化1h～4h。
优选的，将所述结构层缠绕在所述支撑层上，具体为：表面去除毛刺、清理干净；在所述支撑层上缠绕所述结构层，并在140℃～170℃温度下固化1h～4h。
优选的，所述支撑层和/或所述结构层具体为碳纤维。
本申请有益效果如下：
本发明提供的金属内衬复合气瓶的制造方法，在所述金属内衬上贴覆0.2mm～2.2mm厚的生胶片，使得在所述绝热层粘覆在所述金属内衬上时，所述生胶片设置在所述预留空间中。在所述绝热层粘覆在所述金属内衬上时，设置在预留空间中的生胶片一方面增强了所述绝热层与所述金属内衬的粘接强度，另一方面，所述生胶片较软，且有一定的流动性，所述绝热层与所述金属内衬挤压粘接时减小了所述绝热层与所述金属内衬间的间隙，保证了贴合的紧密，不脱粘，释放了成型时的压力，避免所述绝热层与所述金属内衬高温高压变形时贴合不均匀影响所述金属内衬复合气瓶的整体强度，解决了现有技术气瓶重量大、强度低且成型过程中易变形导致强度变低、容积变小的技术问题，达到了提高金属内衬复合气瓶重量轻、强度高、不易变形的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1为本申请一较佳实施方式金属内衬复合气瓶的制造方法的流程图；
图2为本申请实施例中金属内衬复合气瓶的剖视图；
1-金属内衬，2-绝热层，3-支撑层，4-结构层。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种金属内衬复合气瓶的制造方法，解决了现有技术气瓶重量大、强度低且成型过程中易变形导致强度变低、容积变小的技术问题，达到了提高金属内衬复合气瓶重量轻、强度高、不易变形的技术效果。
本申请的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
本申请提供的一种金属内衬复合气瓶的制造方法，请参阅图1，具体步骤包括:
步骤S100,金属内衬成型，将所述金属内衬制成椭球体形状。
具体的，所述步骤S100中将所述金属内衬制成椭球体形状，所述椭球体形状即为所述金属内衬复合气瓶的形状；所述金属内衬厚度根据实际需要而确定，在本实施方式中，所述金属内衬的厚度为0.8mm，所述金属内衬设置在所述金属内衬复合气瓶的最内层，主要是由于所述金属内衬较薄便于支撑和定型，且能耐高温。
步骤S200，绝热层预成型，将所述绝热层粘覆在所述金属内衬上。
具体的，所述步骤S200中绝热层预成型具体为：将绝热层分成多个节段拼接成型，所述绝热层的弧度与所述金属内衬的椭球体形状的弧度相匹配；所述绝热层与所述金属内衬的贴合处设置有0.5mm～2mm的预留空间，以释放所述绝热层中的应力。在本实施方式中，所述将绝热层分成多个节段拼接成型具体分为两个节段拼接成型，所述两个节段的拼接处具体为所述金属内衬椭球体形状的曲率半径最大处。
在所述绝热层预成型后，所述制造方法还包括：在所述金属内衬上贴覆0.2mm～2.2mm厚的生胶片，使得在所述绝热层粘覆在所述金属内衬上时，所述生胶片设置在所述预留空间中。在所述绝热层粘覆在所述金属内衬上时，设置在预留空间中的生胶片一方面增强了所述绝热层与所述金属内衬的粘接强度，另一方面，所述生胶片较软，且有一定的流动性，所述绝热层与所述金属内衬挤压粘接时减小了所述绝热层与所述金属内衬间的间隙，保证了贴合的紧密，不脱粘，释放了成型时的压力，避免所述绝热层与所述金属内衬高温高压变形时贴合不均匀影响所述金属内衬复合气瓶的整体强度。在本实施方式中，所述生胶片的材料为三元乙丙橡胶。
另外，将所述绝热层粘覆在所述金属内衬上后，在140℃～170℃温度、0.3MPa～1MPa压力下加热加压硫化1h～4h成型，使所述绝热层与所述金属内衬形成一个整体，进一步提高了所述绝热层与所述金属内衬之间的粘接强度。
步骤S300，将所述支撑层缠绕在所述绝热层上。
具体的，所述步骤S300中，将所述支撑层缠绕在所述绝热层上，具体为在所述绝热层上均匀缠绕为1～2层支撑层，并在140℃～170℃温度下固化1h～4h。所述支撑层的材料具体为碳纤维。所述支撑层不能耐高温，所述绝热层在所述支撑层的内侧。所述支撑层的设置使步骤S400中缠绕所述结构层时，所述结构层的缠绕张力、固化时产生的固化应力作用在所述支撑层上，避免所述金属内衬产生变形。
步骤S400，将所述结构层缠绕在所述支撑层上。
具体的，所述步骤400中，将所述结构层缠绕在所述支撑层上，具体为：表面去除毛刺、清理干净；在所述支撑层上缠绕所述结构层，并在140℃～170℃温度下固化1h～4h。所述结构层为所述气瓶承受强度。所述结构层的厚度根据所述金属内衬复合气瓶实际需要的强度大小来确定。
本申请的有益效果如下：
本申请提供的金属内衬复合气瓶的制造方法，在所述金属内衬上贴覆0.2mm～2.2mm厚的生胶片，使得在所述绝热层粘覆在所述金属内衬上时，所述生胶片设置在所述预留空间中。在所述绝热层粘覆在所述金属内衬上时，设置在预留空间中的生胶片一方面增强了所述绝热层与所述金属内衬的粘接强度，另一方面，所述生胶片较软，且有一定的流动性，所述绝热层与所述金属内衬挤压粘接时减小了所述绝热层与所述金属内衬间的间隙，保证了贴合的紧密，不脱粘，释放了成型时的压力，避免所述绝热层与所述金属内衬高温高压变形时贴合不均匀影响所述金属内衬复合气瓶的整体强度；
增加了支撑层，在第一次固化成型时释放绝热层的膨胀压力，留出绝热层的膨胀空间，第二次固化成型时作为缠绕层的支撑层避免结构层固化挤压内衬变形，解决了现有技术气瓶重量大、强度低且成型过程中易变形导致强度变低、容积变小的技术问题，达到了提高金属内衬复合气瓶重量轻、强度高、不易变形的技术效果。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种金属内衬复合气瓶的制造方法，所述金属内衬复合气瓶包括金属内衬、绝热层、支撑层、结构层；其特征在于，所述制造方法包括：
金属内衬成型，将所述金属内衬制成椭球体形状；
绝热层预成型，将所述绝热层粘覆在所述金属内衬上；
将所述支撑层缠绕在所述绝热层上，以支撑并固定所述绝热层与所述金属内衬；
将所述结构层缠绕在所述支撑层上；
其中，所述绝热层预成型，具体为：将绝热层分成多个节段拼接成型，所述绝热层的弧度与所述金属内衬的椭球体形状的弧度相匹配；所述绝热层与所述金属内衬的贴合处设置有0.5mm～2mm的预留空间，以释放所述绝热层中的应力；
其中，所述将绝热层分成多个节段拼接成型具体分为两个节段拼接成型；
其中，所述两个节段的拼接处具体为所述金属内衬椭球体形状的曲率半径最大处；
其中，在所述绝热层预成型后，所述制造方法还包括：在所述金属内衬上贴覆0.2mm～2.2mm厚的生胶片，使得在所述绝热层粘覆在所述金属内衬上时，所述生胶片设置在所述预留空间中。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述生胶片的材料为三元乙丙橡胶。
3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，将所述绝热层粘覆在所述金属内衬上后，在140℃～170℃温度、0.3MPa～1MPa压力下加热加压硫化1h～4h成型。
4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，将所述支撑层缠绕在所述绝热层上，具体为在所述绝热层上均匀缠绕1～2层支撑层，并在140℃～170℃温度下固化1h～4h。
5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，将所述结构层缠绕在所述支撑层上，具体为：
表面去除毛刺、清理干净；
在所述支撑层上缠绕所述结构层，并在140℃～170℃温度下固化1h～4h。
6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述支撑层和/或所述结构层具体为碳纤维。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |