復(fù)合材料汽車(chē)輪轂的成型技術(shù)

李英翔+李行飛

摘要：隨著人類(lèi)生活水平不斷提高，汽車(chē)就成為了人們出行的必備代步工具。汽車(chē)的輪轂對(duì)汽車(chē)來(lái)說(shuō)是很重要的，我們的汽車(chē)的絕大多數(shù)重量都是依靠輪轂來(lái)承擔(dān)，輪轂的質(zhì)量將直接決定著汽車(chē)的質(zhì)量和人們的出行安全，下面我們就來(lái)簡(jiǎn)單談?wù)剰?fù)合材料汽車(chē)輪轂的成型技術(shù)的相關(guān)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料；汽車(chē)輪轂；成型技術(shù)

復(fù)合材料相對(duì)于傳統(tǒng)的金屬材料來(lái)說(shuō)具有很大的優(yōu)勢(shì)，它具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕和抗蠕變等優(yōu)點(diǎn)，并且符合社會(huì)上倡導(dǎo)的保護(hù)環(huán)境的要求，所以說(shuō)使用復(fù)合材料來(lái)進(jìn)行汽車(chē)輪轂的生產(chǎn)是很有必要的。汽車(chē)在行駛的過(guò)程中，汽車(chē)的制動(dòng)是很重要的，它是保障人們安全的很重要前提，復(fù)合材料制造的輪轂不僅具有減輕輪轂重量的效果，還能在很大程度上增強(qiáng)汽車(chē)的制動(dòng)效果，對(duì)提高汽車(chē)的行駛安全是很重要的。除此之外，復(fù)合材料制造出來(lái)的輪轂還可以減少燃料的消耗，對(duì)減少汽車(chē)的燃料消耗是很有效的。

一、復(fù)合材料沖擊性能研究

（一）復(fù)合材料層板的制備

在進(jìn)行復(fù)合材料層板的制備的時(shí)候，我們要選擇合適的技術(shù)，這樣才能保證生產(chǎn)出來(lái)的層板符合我們的要求。我們?cè)谥苽涞臅r(shí)候一般是使用熱壓罐成型工藝，在制備的過(guò)程中我們要在不同的階段保證制備環(huán)境中的空氣溫度、模具溫度、保壓壓力和保壓時(shí)間。我們把制備的過(guò)程劃分為三個(gè)階段，這三個(gè)階段分別要掌握好不同的溫度、壓力和時(shí)間，這樣才能保證生產(chǎn)出來(lái)復(fù)合材料層板的質(zhì)量。第一個(gè)階段我們將空氣溫度保持在95攝氏度，模具溫度是90攝氏度，保壓壓力是400千帕，第二階段的時(shí)候就要適當(dāng)?shù)膶⑦@些溫度、壓力和時(shí)間升高，并保持在合適的水平，第三個(gè)階段再適度提高，保證復(fù)合材料層板的質(zhì)量，如表1所示。

（二）沖擊性能測(cè)試及分析

我們?cè)谶M(jìn)行沖擊性能測(cè)試的時(shí)候要選取適量的樣本，在選取樣本的時(shí)候要注意不能只選取一個(gè)樣本，因?yàn)檫@樣容易產(chǎn)生偶然性，造成測(cè)試結(jié)果的不準(zhǔn)確。我們可以把測(cè)試的樣本分成若干組，每個(gè)小組中有至少五個(gè)樣本，保證樣本的數(shù)量就是保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。我們?cè)谶M(jìn)行沖擊的時(shí)候分別是從垂直于鋪層方向和平行于鋪層方向，在這個(gè)過(guò)程中我們要選擇XJJUD-50Q型號(hào)的沖擊機(jī)，然后調(diào)節(jié)好沖擊的強(qiáng)度，保證測(cè)試的準(zhǔn)確性。

材料的沖擊性能就是反應(yīng)材料抵抗沖擊荷載的能力。復(fù)合材料一般都是各向異性的，這些材料的沖擊性能受沖擊方向的影響很大，我們?cè)跍y(cè)試之前要先找出相應(yīng)的材料的沖擊性能的相關(guān)材料，然后根據(jù)自己的測(cè)試看是否準(zhǔn)確，測(cè)試的結(jié)果和材料顯示的結(jié)果誤差不超過(guò)5%就說(shuō)明測(cè)試結(jié)果是準(zhǔn)確的，值得我們信賴(lài)的。通常復(fù)合材料在平行于鋪層的方向受力的沖擊性能是垂直于鋪層受力的1.5倍，這是因?yàn)?2K纖維絲束的分布厚度不同，平行于鋪面的纖維絲束的厚度要明顯厚于垂直于鋪面的，所以平行于鋪面的層間作用是明顯高于垂直方向的。

二、復(fù)合材料輪轂成型模具設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)和制造復(fù)合材料輪轂的時(shí)候，我們要考慮很多問(wèn)題，我們既要想到輪轂的外觀的尺寸要求，又要考慮到是否便于鋪層操作和保證脫模的便利性。這些問(wèn)題都是我們?cè)谶M(jìn)行設(shè)計(jì)和制造時(shí)應(yīng)該考慮到的問(wèn)題，只有這樣我們才能保證我們?cè)O(shè)計(jì)出來(lái)的模具符合人們的要求，也才能保證我們?cè)O(shè)計(jì)出來(lái)的模具是高質(zhì)量的、美觀的、可靠的。因此，我們使用的模具模具的結(jié)構(gòu)主體為三片式，輪輻是下模，輪轂是兩片外模具，為了方便設(shè)計(jì)出來(lái)的輪轂方便脫模，我們?cè)趦善＞叩倪B接處設(shè)計(jì)了螺栓頂孔，這樣在脫模的時(shí)候就方便多了。為了保證設(shè)計(jì)出來(lái)輪轂的尺寸，我們把整體設(shè)計(jì)成陰模，這樣在制造的過(guò)程中經(jīng)過(guò)高壓高溫技術(shù)將環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合在在碳纖維上的預(yù)浸布就可以更加方便的貼合，這樣我們?cè)O(shè)計(jì)出來(lái)的輪轂就更加符合人們的要求，汽車(chē)在安裝外胎的時(shí)候整個(gè)輪胎的氣密性就會(huì)提高很多。

三、碳纖維預(yù)浸布裁剪設(shè)計(jì)

我們上面也提到過(guò)，預(yù)浸布在上述步驟是很重要的，我們要裁剪出合理的預(yù)浸布，這樣我們?cè)谶M(jìn)行操作的時(shí)候就方便很多了。我們?cè)诓眉舻臅r(shí)候要考慮到模具的形狀和纖維布鋪設(shè)時(shí)的手段，我們?cè)谶M(jìn)行鋪設(shè)的時(shí)候大部分是使用人工來(lái)鋪設(shè)的，所以裁剪出精確的預(yù)浸布是很重要的。裁剪出精確的預(yù)浸布可以在很大程度上降低操作的復(fù)雜程度，還有在設(shè)計(jì)的時(shí)候我們還要考慮到預(yù)浸布的使用率，在裁剪不同形狀的時(shí)候要注意節(jié)約，不能為了設(shè)計(jì)不同的裁剪形狀而浪費(fèi)很多的材料，這樣是不合適的，也是不經(jīng)濟(jì)的。我們既要不浪費(fèi)材料又能夠裁剪出精確的預(yù)浸布，這對(duì)我們的復(fù)合材料汽車(chē)輪轂的成型技術(shù)是很關(guān)鍵的。

四、復(fù)合材料輪轂的成型

經(jīng)過(guò)上面的描述和設(shè)計(jì)，選擇了輪輞連接輪輻的一體式鋪層，同時(shí)還需要在輪輞輪輻部位加強(qiáng)鋪層，采用熱壓罐在90℃進(jìn)行0.5h的預(yù)固化處理，120℃進(jìn)行1h的固化處理，140℃進(jìn)行1h的后固化處理成型。我們既要進(jìn)行復(fù)合材料輪轂的成型，在這個(gè)過(guò)程中我們要嚴(yán)格按照步驟進(jìn)行。在各個(gè)步驟中也要考慮到上面我們提到過(guò)的問(wèn)題，這樣才能保證每一步都是最嚴(yán)密的，這樣制造出來(lái)的汽車(chē)輪轂才是最符合我們要求的。制造出復(fù)合材料汽車(chē)輪轂的時(shí)候，我們要檢查輪轂的外觀有沒(méi)有缺膠、褶皺等情況，如果有就立即調(diào)整溫度、壓力、時(shí)間等參數(shù)，保證我們?cè)O(shè)計(jì)出來(lái)的復(fù)合材料汽車(chē)輪轂是最優(yōu)化的。最后我們還要對(duì)制造出來(lái)的復(fù)合材料汽車(chē)輪轂進(jìn)行檢驗(yàn)和審核，只有經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)和審核的復(fù)合材料汽車(chē)輪轂才能投入市場(chǎng)。

五、總結(jié)

我們通過(guò)對(duì)復(fù)合材料的測(cè)試發(fā)現(xiàn)了它在不同方向上的沖擊性能是不同的，所以我們?cè)谶M(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮到這些問(wèn)題，保證復(fù)合材料汽車(chē)輪轂的抗壓力荷載的能力。還有就是在制造的過(guò)程中，我們要考慮到溫度、壓力、時(shí)間等方面的問(wèn)題，還要嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行，這樣才能保證我們制造出的復(fù)合材料汽車(chē)輪轂是最符合我們要求的。再有就是我們制造出來(lái)的復(fù)合材料輪轂要經(jīng)受得住我們的檢驗(yàn)和審核，這樣的合格產(chǎn)品我們才能投入市場(chǎng)。

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