高壓氣瓶，常見的氧氣瓶，滅火器，煤氣罐等等，也都是單一的材料，比如鋁，鋼材制成，復(fù)合材料基本上就是金屬材料外面再包上一層碳纖維，玻璃鋼等材料。
纏繞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)優(yōu)點，使其在汽車、航空、醫(yī)療衛(wèi)生、家庭保健、消防、礦山搶險、氣體分析以及特殊裝備方面得到廣泛應(yīng)用。
碳纖維氣瓶制造過程
材料：T700碳纖維，6061鋁合金金屬內(nèi)襯，外徑404mm，全長668mm，筒身段厚度1.6mm
工藝：數(shù)控纏繞機(jī)在金屬內(nèi)襯表面纏繞成型復(fù)合材料氣瓶，纏繞完成后筒身段復(fù)合材料層厚度為10mm，采用烘箱旋轉(zhuǎn)固化成型。
高壓氣瓶纏繞成型工藝
在高壓儲氣瓶加工過程中，CFRP多采用碳纖維纏繞工藝。在纖維纏繞成型過程中，碳纖維絲束在張力作用下圍繞旋轉(zhuǎn)心軸不斷發(fā)生纏繞，逐漸形成圓柱形結(jié)構(gòu)。
高壓儲氣瓶中CFRP采用纖維纏繞工藝分為兩種：
一是干法纏繞
它是以經(jīng)過預(yù)浸膠處理的預(yù)浸帶為原料，在纏繞機(jī)上經(jīng)加熱軟化至粘流態(tài)后纏繞到芯模上，示意圖如圖1所示。
由于預(yù)浸帶中纖維和樹脂含量比例控制較好，因此干法纏繞工藝可以精確控制產(chǎn)品質(zhì)量，而且生產(chǎn)效率高，纏繞速度可達(dá)100～200m/min。但是，由于預(yù)浸料成本較高，再加上干法纏繞設(shè)備較貴，因此在強(qiáng)調(diào)成本為主的高壓儲氣瓶領(lǐng)域，該方法應(yīng)用較少。
圖1 碳纖維干法纏繞示意圖
另外一種方法是濕法纏繞
它是指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，示意圖如圖2所示。
濕法纏繞中纖維離開浸漬裝置后易于將樹脂帶出，從而導(dǎo)致樹脂浪費，為了避免該現(xiàn)象，濕法纏繞速度往往比較慢；同時，由于樹脂不斷損耗，導(dǎo)致樹脂與碳纖維比例難以控制。而且一般濕法纏繞工藝中伴隨著溶劑揮發(fā)，會導(dǎo)致工作環(huán)境產(chǎn)生異味。
圖2 碳纖維濕法纏繞示意圖
除了上述明顯缺點，濕法纏繞工藝與干法纏繞相比也存在一些顯著優(yōu)勢：首先是生產(chǎn)成本較低，約比干法纏繞低40%；其次是產(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；最后，濕法纏繞時，碳纖維表面浸漬的樹脂膠液可有效減少纖維磨損。其實單從成本而言，濕法纏繞就具有明顯優(yōu)勢，因此是目前高壓儲氣瓶最常用的加工工藝。
那么這種氣瓶是裝什么的呢
碳纖維復(fù)合材料壓力容器的結(jié)構(gòu)主要包括內(nèi)襯層和碳纖維復(fù)合材料層，內(nèi)襯主要作用為存儲、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。
碳纖維復(fù)合材料層是由碳纖維及基體組成，其中，碳纖維是增強(qiáng)相，基體則可以起到傳遞載荷、固化及保護(hù)碳纖維材料的作用。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。
自20世紀(jì)80年代碳纖維增強(qiáng)鋁合金內(nèi)襯壓力容器問世以來，碳纖維復(fù)合材料壓力容器的研究取得了很大進(jìn)展，應(yīng)用也越來越廣泛。
當(dāng)前，碳纖維復(fù)合材料壓力容器主要應(yīng)用有：醫(yī)療呼吸器系統(tǒng)，包括家用及醫(yī)用氧氣呼吸器， 用于消防的自給式正壓空氣呼吸器及救援用壓縮氧氣循環(huán)式呼吸器等；航空航天領(lǐng)域，包括飛機(jī)逃生滑梯充氣裝置、彈射座椅以及殼體等；新能源汽車領(lǐng)域，包括鋼內(nèi)膽碳纖維環(huán)向纏繞鋼復(fù)合材料氣瓶（CNG-2）、鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞復(fù)合材料氣瓶（CNG-3）、 塑料內(nèi)膽全纏繞復(fù)合材料氣瓶（CNG-4）等壓縮天然氣儲氣瓶、 高壓儲氫氣壓力容器等。
車載氣瓶
纏繞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)優(yōu)點，使其在汽車、航空、醫(yī)療衛(wèi)生、家庭保健、消防、礦山搶險、氣體分析以及特殊裝備方面得到廣泛應(yīng)用。
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