[发明专利]金属内衬纤维缠绕储气瓶固化自紧热处理一体化工艺

说明书

本发明涉及一种金属内衬纤维缠绕储气瓶固化自紧热处理一体化工艺，包括：将浸有树脂的碳纤维束带以低张力缠绕在铝合金内衬上并安装气阀等其余部件，得到未固化的储气瓶；在未固化储气瓶内外部双面施以1.5～2MPa的等大压强，内部施压的介质为导热油，外部施压的介质为气体；对未固化储气瓶进行加热、保温，实现纤维复合材料的固化；在固化阶段的末尾增大储气瓶内部的油压并保压，完成气瓶自紧和内衬的时效处理。本发明实现了复合材料储气瓶的固化、自紧和时效处理的一体化，提高了储气瓶加工成型效率；利用热压罐进行固化，保证了固化成型质量；高温气体和液体可以减少铝合金内衬在自紧时产生的残余拉应力，从而使纤维复合材料层产生更大的自紧力。

技术领域

本发明涉及高压气体容器制造领域，更具体地说，涉及一种金属内衬纤维缠绕储气瓶固化自紧热处理一体化工艺。

背景技术

目前氢燃料电池车、天然气汽车所使用的气瓶以二型气瓶(金属内胆+纤维环向缠绕)和三型气瓶(金属内胆+纤维全缠绕)为主。传统的二、三型气瓶的制作过程中包括纤维缠绕及固化、自紧等工序，需要使用到固化炉、水泵等设备，气瓶在不同工艺的设备间的运输还需使用物流器械。设备种类多就意味着占地面积大、需要花费额外的时间进行产品的运输，因此工艺流程复杂，制造成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种金属内衬纤维缠绕储气瓶固化自紧热处理一体化工艺，可以减少储气瓶加工所需设备种类和物流运输时间、提高空间利用率，并改善储气瓶成型质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种金属内衬纤维缠绕储气瓶固化自紧热处理一体化工艺，包括以下步骤：

(1)将浸有树脂的碳纤维束带以低张力缠绕在合金内衬上，得到未经固化和自紧处理的储气瓶；

(2)将所述步骤(1)得到的储气瓶送入热压罐内部后升温至70～100℃，并对热压罐内部充气，施加1.5MPa～2MPa的压强；同时将合金内衬内部注满导热油并施加与热压罐内部大小相同的压强，所述热压罐内部压强与所述铝合金内部压强在步骤(2)～(4)中各时刻保持大小一致；

(3)在1.5～2MPa的气压和油压下，将所述步骤(2)得到的储气瓶的温度提升至110～140℃，保温保压1h～1.5h；

(4)在1.5～2MPa的气压和油压下，提高所述步骤(3)得到的储气瓶温度，使其达到140～170℃，保温保压1h～1.5h；

(5)在140～170℃温度下，加大所述步骤(4)得到的储气瓶内部的油压直至其达到自紧压强，而储气瓶外部气压维持之前的大小不变；在此状态下保持10～15min；

(6)将所述步骤(5)得到的储气瓶内部的油压降低至2MPa；待油压降至2MPa后，保持油压不变，将热压罐内气压降至当地大气压、气温降至安全范围内；

(7)将所述步骤(6)得到的储气瓶内的油压降至当地大气压值，向储气瓶内充入燃料气，排出导热油，打开热压罐，得到储气瓶成品。

上述方案中，所述步骤(1)中复合材料储气瓶的合金内衬的材料为铝合金，选用的复合材料为碳纤维增强树脂基复合材料。

上述方案中，所述步骤(2)中的储气瓶内部充入的导热油为烷基联苯型导热油。

上述方案中，所述步骤(5)～(6)中储气瓶的自紧、内衬时效处理在热压罐内完成。

上述方案中，所述步骤(7)中的储气瓶内部充入的用于排油的燃料气为储气瓶被设计所存储的气体。

实施本发明的金属内衬纤维缠绕储气瓶固化自紧热处理一体化工艺，具有以下有益效果：