一種簡易碳纖維復合材料圓形桿體接頭的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及碳纖維復合材料圓形棒材耐張金具，尤其是一種簡易碳纖維復合材料 圓形桿體接頭。 技術背景
[0002] 碳纖維復合材料具有質輕，高強，高比模量，耐腐蝕，耐老化，壽命長等優(yōu)異性能， 近年來已經廣泛應用于諸多領域。其中拉擠成型的碳纖維復合材料連續(xù)圓形棒材正在電力 輸送以及石油開采中進行普及應用。其中碳纖維導線就已掛網上萬公里。
[0003] 碳纖維復合材料使用過程中需要與其它結構件進行連接并且要發(fā)揮出其優(yōu)異的 力學性能。因其特殊的結構性能，并不適用于金屬的螺紋、壓接、焊接等連接形式，因此需要 針對其特性設計特殊的連接結構。現(xiàn)有碳纖維復合材料芯棒配套金具全部采用線切割工 藝，需要慢走絲、內圓磨、外圓磨、全程要靠模數(shù)控加工中心完成，加工工序繁瑣，精度要求 高，尤其是內錐夾套筒過長，加工難度大，加工周期長，人工成本高，且一致性以及均一性不 高。使得該類型產品配套金具產品綜合造價過高，不利于碳纖維制品的推廣使用。
[0004] 專利文件CN99112384. 0公開了一種柔性連續(xù)扁帶式碳纖維抽油桿及其接頭，但 只能適用于扁帶式碳纖維抽油桿且采用螺銷固定；結構復雜、裝卸不便。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明針對碳纖維復合材料特性，設計出一種連接穩(wěn)固，低成本的圓形桿體用楔 形金具。利用內外椎體楔合過程中側壁產生的徑向壓力實現(xiàn)碳纖維芯棒的緊固，同時通過 彈簧和套裝結構保證裝置的穩(wěn)定性、可拆卸性及廣泛的適用性。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
[0007] -種簡易碳纖維復合材料圓形桿體接頭，所述接頭包括內錐體、外錐體、套筒，彈 簧，所述內錐體的外壁與外錐體的內壁楔合，外錐體的尾部安裝在套筒內，外錐體的尾部設 置有彈簧，外錐頭部為內錐形結構；使用時：所述內錐體套裝有芯棒，所述內錐體與芯棒的 靜摩擦力大于所述內錐體與外椎體間的靜摩擦力。
[0008] 通常的，本發(fā)明所述圓形桿體包括碳纖維芯棒和錨桿。
[0009] 優(yōu)選的，所述碳纖維復合材料圓形桿包括碳纖維芯棒和錨桿；
[0010] 所述接頭安裝完畢后，碳纖維芯棒套裝在所述內錐體內，錨桿套裝在所述套筒內； 碳纖維芯棒通過頂緊工裝進行預緊，預緊力高于芯棒破斷力，使所述碳纖維芯棒與內錐體 相對靜止。
[0011] 本發(fā)明中所述內椎體的尾部為椎體橫截面積較大的一端，所述外椎體的尾部為椎 體橫截面積較大的一端。
[0012] 本發(fā)明的技術方案是：所述接頭包括內錐體、外錐體、套筒、彈簧構成，所述內錐 體的外壁與外錐體的內壁楔合，外錐體通過其尾部外螺紋與套筒內螺紋連接，放入蝶簧后 再與其它標準件連接、緊固，可有效防止外錐套松脫、回彈。內錐體經車床裝夾，編程加工 錐度，內錐體直徑20-60mm，長度30-300mm，錐度范圍0· 1-5度。外錐體為多瓣彈性夾 套，端部突出，可作為裝夾定位部分，車床加工，編程加工錐度，外錐套直徑20-60mm，長度 30-300_，錐度范圍0. 1-5度可調，經鉆孔，線切割開槽。兩端突出端部為防護環(huán)，在使用 前可保持各壓瓣處于正確壓緊初始位置，正確預壓緊后，該部位發(fā)生彈性變形，可與各壓瓣 同碳纖維復合材料表面緊密接觸。本設計可有效減少內外錐體長度。使用過程中會預先提 供頂緊力使得芯棒與內錐體之間的摩擦力足以保證桿體和內錐體隨著受力的增加而逐步 前移并實現(xiàn)自鎖功能。
[0013] 優(yōu)選的，所述碳纖維芯棒穿過彈簧與錨桿一端卡合。通過錨桿一端設置的卡槽將 碳纖維芯棒卡合，可進一步提高連接的穩(wěn)定性，同時通過碳纖維芯棒實現(xiàn)彈簧的有效定位， 提高接頭各部件間的結合力。
[0014] 優(yōu)選的，所述彈簧的內徑等于內錐體尾部的內徑。保證內錐體受力均勻，提高內錐 體與外椎體結合的緊密度，避免碳纖維芯棒部分位置受力不均，容易斷裂的問題。
[0015] 優(yōu)選的，所述外錐體為多瓣彈性夾套。多瓣結構可使外錐套與復合材料表面緊密 貼合，均勻受力，提高二者之間的摩擦力使金具提供充足的握著力。
[0016] 優(yōu)選的，所述外椎體的頭部設置有防護環(huán)。外錐套兩端防護環(huán)可有效保護碳纖維 芯棒被壓緊部位與未受壓部位間的應力集中部分，使芯棒受力平緩過渡。
[0017] 優(yōu)選的，所述外錐體尾部通過螺紋安裝在套筒內。便于拆卸和組裝，內外錐套長度 的縮減有利于內錐夾套面加工精度和內外錐套面契合度的提高，所有工藝可在通用裝備上 完成，可簡化加工工序，有效降低加工難度和成本。
[0018] 優(yōu)選的，所述彈簧為蝶簧。尾部增加蝶簧，可有效防止外錐套與內錐夾套松脫、回 彈。
[0019] 優(yōu)選的，所述內錐體的尾部位于外椎體尾部內側。提供一定的間隙，是彈簧的一端 可以嵌入外錐體中，便于定位和安裝。
[0020] 優(yōu)選的，所述內錐體的尾部與外椎體尾部平齊，外椎體的尾部內徑與套筒內徑相 同。彈簧體位于閉合的空腔中，無需固定安裝即可實現(xiàn)了內錐體和彈簧體配套連接。
[0021] 優(yōu)選的，所述內錐體采用彈性合金材料制備，所述彈性合金材料由以下重量份數(shù) 的組分構成：鎳20. 0~25. 0% ;鋅2. 0~20. 0% ;鐵0· 1~2. 0% ;錳0· 3~3. 0% ;鈷 0. 7% -1. 2% ;銥5% -6% ;余量為銅和不可避免的雜質。
[0022] 與現(xiàn)有彈性合金材料相比，本發(fā)明的新型彈性合金材料其鎳用量大大減少，從而 較大幅度地降低了產品的制造成本；同時，其又具有與普通彈性合金材料相當?shù)臋C械性能， 具有優(yōu)良的抗拉伸強度及延伸率，是傳統(tǒng)彈性合金材料的優(yōu)良替代品。
[0023] 本發(fā)明的優(yōu)點是：
[0024] 1)內外錐套長度的縮減有利于內錐夾套面加工精度和內外錐套面契合度的提高， 所有工藝可在通用裝備上完成，可簡化加工工序，有效降低加工難度和成本。使用過程中會 預先提供頂緊力使得圓棒與內錐夾套之間的摩擦力足以保證桿體和內錐夾套隨著受力的 增加而逐步前移并實現(xiàn)自鎖功能。
[0025] 2)外錐套兩端防護環(huán)可有效保護碳纖維芯棒被壓緊部位與未受壓部位間的應力 集中部分，使芯棒受力平緩過渡。
[0026] 3)多瓣結構可使外錐套與復合材料表面緊密貼合，均勻受力，提高二者之間的摩 擦力使金具提供充足的握著力。
[0027] 4)尾部增加蝶簧，可有效防止外錐套與內錐夾套松脫、回彈。
【附圖說明】：
[0028] 圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
[0029] 圖2為本發(fā)明外錐體的結構圖。
[0030] 其中：內錐體1，外錐體2,套筒3,防護環(huán)4,多瓣結構5,蝶簧6,錨桿7,碳纖維芯 棒8〇
【具體實施方式】
[0031] 實施例1
[0032] -種簡易碳纖維復合材料圓形桿體接頭，所述接頭包括內錐體1、外錐體2、套筒 3,彈簧構成，所述內錐體1的外壁與外錐體2的內壁楔合，外錐體2的尾部安裝在套筒3內， 外錐體2的尾部設置有彈簧，外錐體2頭部為內錐形結構；碳纖維芯棒8套裝在所述內錐體 1內，錨桿7套裝在所述套筒3內；所述接頭安裝完畢、碳纖維芯棒8受到的拉力或推力小 于1600N時，所述碳纖維芯棒8與內錐體1相對靜止。
[0033] 本發(fā)明中內錐體1與外錐體2相較于現(xiàn)有金具長度短，加工難度低，錐面契合良 好，內外錐套預緊后尾部平齊，外錐體2通過其尾部外螺紋與套筒內螺紋連接。防護環(huán)4和 多瓣結構5可與復合材料緊密結合并減少應力集中，蝶簧6在錨桿7螺紋連接頂緊后可有 效防止螺紋松脫。整個接頭可為碳纖維芯棒8提供充足握著力，直至桿體破壞斷裂。
[0034] 實施例2
[0035] 與實施例1的不同之處在于，所述碳纖維芯棒穿過彈簧與錨桿一端卡合。通過錨 桿一端設置的卡槽將碳纖維芯棒卡合，可進一步提高連接的穩(wěn)定性，同時通過碳纖維芯棒 實現(xiàn)彈簧的有效定位，提高接頭各部件間的結合力。嵌入約2-3mm深度，主要起定位作用， 碳纖維芯棒可由右向左進行移動，進而調整碳纖維芯棒插入錨桿，錨桿為實心結構。
[0036] 實施例3
[0037] 與實施例1的不同之處在于，所述彈簧的內徑等于內錐體尾部的內徑。保證內錐 體受力均勻，提高內錐體與