[发明专利]车用氢气铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶及其生产工艺

说明书

技术领域：

本发明涉及一种应用于新能源汽车领域的车用氢气铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶及其生产工艺。

背景技术：

目前，氢能作为一种新型环保能源受到了社会各界的广泛关注，在新能源汽车领域有了一定的应用。氢燃料汽车已经问世，但大多都使用钢瓶贮存氢燃料，车用氢气钢瓶存在质量重、容重比小、易腐蚀、失效模式不安全，工作压力不高等不足，制约了氢气能源在新能源汽车领域的应用。在当今全世界都大力提倡节能减排，创造低碳生活的背景下，新能源汽车迫切需要一种质量轻、耐高压、疲劳寿命高的储氢气瓶部件来突破其应用瓶颈，为新能源汽车逐步替代传统的石油燃料汽车贡献力量，还给地球清洁的呼吸空气。因此，研制开发一种车用氢气铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶及其生产工艺是亟待解决的新课题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种车用氢气铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶及其生产工艺，该气瓶较同容积、同压力级别的储氢钢瓶质量轻、容重比大、耐腐蚀、未爆先漏、工作压力高、工作压力疲劳循环次数多。

本发明是这样实现的：一种车用氢气铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶，整个装置由内胆、碳纤维缠绕层组成，内胆瓶嘴处为内螺纹和密封结构，碳纤维缠绕层的铺层次序为8层环向缠绕+6层螺旋缠绕+8层环向缠绕+8层螺旋缠绕+2层环向缠绕；车用氢气铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶的生产工艺是，内胆经冲压拉伸成型，并经数控旋压收口成型，在内胆缠绕碳纤维前需在内胆外表面上均匀刷一层丙烯酸清漆，在内胆尾部中心粘尾顶，然后在内胆上全缠绕由张力控制的且浸渍树脂基体的碳纤维缠绕层，包括筒体部分环向+螺旋碳纤维缠绕层和椭圆曲面尾部及椭圆曲面肩部螺旋碳纤维缠绕层和瓶嘴环向碳纤维缠绕层，经加温固化及自紧处理制成气瓶；内胆1坯料为6061铝合金板材；内胆进行固溶+人工时效热处理，内胆1内表面进行了阳极氧化处理；车用氢气铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶公称工作压力为35MPa；水压试验压力为52.5MPa；水压爆破试验压力不小于84Mpa；车用氢气铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶内径为360-365毫米，长度为880-890毫米，椭圆曲面尾部矢高为130-150毫米，椭圆曲面肩部矢高为130-150毫米，气瓶中心轴线的瓶嘴外径≥95毫米；树脂基体胶液由环氧树脂与固化剂按1∶0.8的质量比配制而成。

本发明的要点在于它的结构及工作原理。其工作原理是：作为缠绕芯模的内胆由板材冲压拉伸成型，其内径由拉伸模具保证，尾部内椭圆曲面由模具型面保证，尾部外椭圆曲面由数控程序保证，肩部内外椭圆曲面及嘴部厚度均由收口数控程序保证。内胆肩部及尾部与筒体转折过渡区域均采用壁厚逐渐增厚设计，避免在转折过渡区域产生应力集中，提高气瓶的疲劳性能。气瓶按网络理论进行设计，即气瓶的纤维各处分布均匀，同时受力连续；内胆为薄壁容器，在气瓶使用时仅起密闭作用，防止气体渗漏，载荷由连续纤维承担；气瓶的强度由纤维全部承担，基体树脂仅起传递载荷作用，且树脂断裂伸长率足够高，纤维断裂后树脂破坏。气瓶通过合理的环向纤维和螺旋纤维用量的分配，即合理的铺层次序来实现气瓶两个主应力方向(环向、轴向)的等强度。

车用氢气铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶及其生产工艺与现有技术相比，具有较同容积、同压力级别的储氢钢瓶质量轻、容重比大、耐腐蚀、未爆先漏、工作压力高、工作压力疲劳循环次数大等优点，将广泛的应用于新能源汽车领域中。

附图说明：

下面结合附图及实例对本发明进行详细说明。

图1是本发明的结构示意图。