復合材料汽車輪轂的成型技術

李英翔 李行飛

摘要：隨著人類生活水平不斷提高，汽車就成為了人們出行的必備代步工具。汽車的輪轂對汽車來說是很重要的，我們的汽車的絕大多數重量都是依靠輪轂來承擔，輪轂的質量將直接決定著汽車的質量和人們的出行安全，下面我們就來簡單談談復合材料汽車輪轂的成型技術的相關問題。

關鍵詞：復合材料；汽車輪轂；成型技術

復合材料相對于傳統的金屬材料來說具有很大的優勢，它具有輕質高強、耐腐蝕和抗蠕變等優點，并且符合社會上倡導的保護環境的要求，所以說使用復合材料來進行汽車輪轂的生產是很有必要的。汽車在行駛的過程中，汽車的制動是很重要的，它是保障人們安全的很重要前提，復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汽車的制動效果，對提高汽車的行駛安全是很重要的。除此之外，復合材料制造出來的輪轂還可以減少燃料的消耗，對減少汽車的燃料消耗是很有效的。

一、復合材料沖擊性能研究

（一）復合材料層板的制備

在進行復合材料層板的制備的時候，我們要選擇合適的技術，這樣才能保證生產出來的層板符合我們的要求。我們在制備的時候一般是使用熱壓罐成型工藝，在制備的過程中我們要在不同的階段保證制備環境中的空氣溫度、模具溫度、保壓壓力和保壓時間。我們把制備的過程劃分為三個階段，這三個階段分別要掌握好不同的溫度、壓力和時間，這樣才能保證生產出來復合材料層板的質量。第一個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，第二階段的時候就要適當的將這些溫度、壓力和時間升高，并保持在合適的水平，第三個階段再適度提高，保證復合材料層板的質量，如表1所示。

（二）沖擊性能測試及分析

我們在進行沖擊性能測試的時候要選取適量的樣本，在選取樣本的時候要注意不能只選取一個樣本，因為這樣容易產生偶然性，造成測試結果的不準確。我們可以把測試的樣本分成若干組，每個小組中有至少五個樣本，保證樣本的數量就是保證測量結果的準確性。我們在進行沖擊的時候分別是從垂直于鋪層方向和平行于鋪層方向，在這個過程中我們要選擇XJJUD-50Q型號的沖擊機，然后調節好沖擊的強度，保證測試的準確性。

材料的沖擊性能就是反應材料抵抗沖擊荷載的能力。復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，我們在測試之前要先找出相應的材料的沖擊性能的相關材料，然后根據自己的測試看是否準確，測試的結果和材料顯示的結果誤差不超過5%就說明測試結果是準確的，值得我們信賴的。通常復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，這是因為12K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、復合材料輪轂成型模具設計

在設計和制造復合材料輪轂的時候，我們要考慮很多問題，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。這些問題都是我們在進行設計和制造時應該考慮到的問題，只有這樣我們才能保證我們設計出來的模具符合人們的要求，也才能保證我們設計出來的模具是高質量的、美觀的、可靠的。因此，我們使用的模具模具的結構主體為三片式，輪輻是下模，輪轂是兩片外模具，為了方便設計出來的輪轂方便脫模，我們在兩片模具的連接處設計了螺栓頂孔，這樣在脫模的時候就方便多了。為了保證設計出來輪轂的尺寸，我們把整體設計成陰模，這樣在制造的過程中經過高壓高溫技術將環氧樹脂復合在在碳纖維上的預浸布就可以更加方便的貼合，這樣我們設計出來的輪轂就更加符合人們的要求，汽車在安裝外胎的時候整個輪胎的氣密性就會提高很多。

三、碳纖維預浸布裁剪設計

我們上面也提到過，預浸布在上述步驟是很重要的，我們要裁剪出合理的預浸布，這樣我們在進行操作的時候就方便很多了。我們在裁剪的時候要考慮到模具的形狀和纖維布鋪設時的手段，我們在進行鋪設的時候大部分是使用人工來鋪設的，所以裁剪出精確的預浸布是很重要的。裁剪出精確的預浸布可以在很大程度上降低操作的復雜程度，還有在設計的時候我們還要考慮到預浸布的使用率，在裁剪不同形狀的時候要注意節約，不能為了設計不同的裁剪形狀而浪費很多的材料，這樣是不合適的，也是不經濟的。我們既要不浪費材料又能夠裁剪出精確的預浸布，這對我們的復合材料汽車輪轂的成型技術是很關鍵的。

四、復合材料輪轂的成型

經過上面的描述和設計，選擇了輪輞連接輪輻的一體式鋪層，同時還需要在輪輞輪輻部位加強鋪層，采用熱壓罐在90℃進行0.5h的預固化處理，120℃進行1h的固化處理，140℃進行1h的后固化處理成型。我們既要進行復合材料輪轂的成型，在這個過程中我們要嚴格按照步驟進行。在各個步驟中也要考慮到上面我們提到過的問題，這樣才能保證每一步都是最嚴密的，這樣制造出來的汽車輪轂才是最符合我們要求的。制造出復合材料汽車輪轂的時候，我們要檢查輪轂的外觀有沒有缺膠、褶皺等情況，如果有就立即調整溫度、壓力、時間等參數，保證我們設計出來的復合材料汽車輪轂是最優化的。最后我們還要對制造出來的復合材料汽車輪轂進行檢驗和審核，只有經過檢驗和審核的復合材料汽車輪轂才能投入市場。

五、總結

我們通過對復合材料的測試發現了它在不同方向上的沖擊性能是不同的，所以我們在進行設計的時候要考慮到這些問題，保證復合材料汽車輪轂的抗壓力荷載的能力。還有就是在制造的過程中，我們要考慮到溫度、壓力、時間等方面的問題，還要嚴格按照規定進行，這樣才能保證我們制造出的復合材料汽車輪轂是最符合我們要求的。再有就是我們制造出來的復合材料輪轂要經受得住我們的檢驗和審核，這樣的合格產品我們才能投入市場。

參考文獻：

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