壓力容器是可以承載一定壓力的密封設(shè)備,一般用于盛裝液體或氣體,我們常見的呼吸氣瓶、壓縮機(jī)、冷卻器、各種儲(chǔ)罐等等,通常都是使用鋁、鋼等材質(zhì)焊接而成,而碳纖維復(fù)合材料加工的壓力容器就是在原材料外層再包裹碳纖維材料,這類產(chǎn)品主要應(yīng)用在醫(yī)療呼吸器系統(tǒng),航空航天領(lǐng)域,新能源汽車領(lǐng)域。那么,碳纖維制品中的壓力容器是怎么加工成的呢?
以高壓氣瓶為例,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)主要包括內(nèi)襯層和碳纖維復(fù)合材料層,濕法纏繞是常見的加工方式,將浸過樹脂膠液的碳纖維按照特定的方式纏繞到內(nèi)襯上,經(jīng)固化、自緊等工序后,便獲得碳纖維復(fù)合材料壓力容器。在加工過程中將碳纖維絲束在特定浸膠裝置中浸漬處理后,再在張力控制下直接纏繞到芯模上,但是纖維離開浸漬裝置后易于將樹脂帶出,這會(huì)導(dǎo)致樹脂浪費(fèi),所以為了避免該現(xiàn)象,濕法纏繞速度往往比較慢,同時(shí)由于樹脂損耗,會(huì)導(dǎo)致樹脂與碳纖維比例難以控制。但是相對(duì)的,這種生產(chǎn)方式成本較低,且生產(chǎn)的產(chǎn)品氣密性好,在纏繞過程中,通過張力控制可以使多余的樹脂膠液將氣泡擠出,并填滿空隙,碳纖維表面浸漬的樹脂膠液可有效減少纖維磨損。
碳纖維制品高壓儲(chǔ)氣瓶?jī)?nèi)襯主要作用為存儲(chǔ)、防漏和防化學(xué)腐蝕,而復(fù)合材料層則是壓力的主要承載體。相對(duì)于普通產(chǎn)品,由碳纖維復(fù)合材料加工的高壓氣瓶具有比同體積、同承壓能力的鋼氣瓶輕、耐腐蝕性好,不污染充裝介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn),因此得到廣泛應(yīng)用,尤其是最近兩年,國(guó)內(nèi)外諸多權(quán)威公司在研發(fā)的新型高強(qiáng)高模碳纖維關(guān)鍵技術(shù),在高壓儲(chǔ)氣瓶領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用空間。