[发明专利]一种纤维全缠绕气瓶塑料内胆超声波注射-胀形一体化成型方法

说明书

一种纤维全缠绕气瓶塑料内胆超声波注射‑胀形一体化成型方法，涉及储气装置领域。该纤维全缠绕气瓶塑料内胆超声波注射‑胀形一体化成型方法包括以下步骤：对金属阀口接头进行表面纳米化处理；将金属阀口接头固定、加热后使用超声波处理金属阀口接头；将塑料内胆的熔体注入模具的型腔中，使金属阀口接头与塑料内胆在压力和超声波振动作用下形成锚栓连接，保压冷却得到型胚；将型胚沿轴向拉伸的同时使用气体加压胀形，冷却、脱模。本实施例提供的纤维全缠绕气瓶塑料内胆超声波注射‑胀形一体化成型方法既保证了气瓶塑料内胆的气密性，又明显提高了气瓶塑料内胆的金属阀口接头与塑料内胆封头的连接强度。

技术领域

本申请涉及储气装置领域，具体而言，涉及一种纤维全缠绕气瓶塑料内胆超声波注射-胀形一体化成型方法。

背景技术

压力气体储运气瓶本广泛应用于新能源汽车装备、背戴式呼吸器等领域。目前国内市场主要以全金属或者具有金属内胆的纤维缠绕气瓶为主，但其存在气体储运密度低，存在氢脆的风险，且使用寿命低等问题。塑料内胆纤维全缠绕气瓶具有更佳的冲击韧性和耐腐蚀性等特点，在保证应用安全性的前提下，可大幅减低储气瓶的质量，成为近年来压力气瓶的主要研究方向。

料内胆纤维全缠绕气瓶由于连接与刚度的需要，在瓶口位置需要采用金属材料。目前常采用的连接方式有金属阀口接头与塑料内胆粘接或金属阀口接头嵌件注塑后与筒身直线段焊接，但二次连接工艺会导致应力集中、气密性变差等问题，为了实现金属与塑料在瓶口处更好的结合，需要对金属接头的结构、形状进行合理的设计以及采用合理的工艺。

因此，迫切需要提供一种能够解决金属阀口接头与塑料内胆气密性连接以及避免二次连接工艺的内胆一体化成型的新工艺。

发明内容

本申请的目的在于提供一种纤维全缠绕气瓶塑料内胆超声波注射-胀形一体化成型方法，其既保证了气瓶塑料内胆的气密性，又明显提高了气瓶塑料内胆的金属阀口接头与塑料内胆封头的连接强度。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种纤维全缠绕气瓶塑料内胆超声波注射-胀形一体化成型方法，该气瓶塑料内胆由金属阀口接头和塑料内胆连接组成，塑料内胆由聚合物原料和改性母料组成，包括以下步骤：

对所述金属阀口接头用于与所述塑料内胆连接的连接面进行表面纳米化处理；

将表面纳米化处理后的所述金属阀口接头固定，并加热至温度达到组成所述塑料内胆的聚合物原料的玻璃化温度，使用超声波振动所述金属阀口接头；

将聚合物原料和改性母料混合融化形成的熔体注入模具的型腔中形成塑料内胆，使所述金属阀口接头的连接面与所述塑料内胆的封头连接处在压力和超声波振动作用下形成锚栓连接；

对连接的所述金属阀口接头和所述塑料内胆进行保压冷却得到型胚；

将所述型胚沿轴向拉伸的同时使用气体加压胀形，冷却、脱模。

在一些可选的实施方案中，表面纳米化处理是依次对金属阀口接头的连接面进行电化学抛光、无水乙醇清洗、干燥、碱洗、去离子水冲洗、干燥、酸洗、去离子水冲洗、干燥、阳极氧化处理、去离子水冲洗和干燥。

在一些可选的实施方案中，加热模具时采用电加热管或红外加热装置进行加热。

在一些可选的实施方案中，超声波处理的频率为15-55KHz；熔体的注入压力为10-20MPa，注入速度为300-500mm/s；熔体的注入温度为120-180℃，注入熔体时的模具温度为100-150℃。