[发明专利]一种高耐疲劳复合材料汽车板簧及其制作方法

说明书

本发明公开了一种高耐疲劳复合材料汽车板簧及其制作方法。该高耐疲劳复合材料汽车板簧包括叠层铺放的至少一层单向纤维层以及套设于单向纤维层外表面的至少一层二维编织套管。制作方法为：叠层铺放至少一层单向纤维层；将所述至少一层单向纤维层外套所述至少一层二维编织套管，制备成纤维预成型体；将纤维预成型体放入成型模具中，采用成型工艺浸渍、固化、脱模、修剪，即得到所述复合材料汽车板簧。本发明利用了二维编织套管中纤维连续、角度可控、附型性好的特性，制备了具有高耐疲劳和抗层间剪切优异的汽车板簧，该制备工艺简单，有效避免了传统纯单向铺放纤维板簧环向没有纤维约束、耐疲劳性差、三维编织预成型体工艺复杂的问题。

技术领域

本发明涉及一种汽车行业用的板簧制备技术，特别涉及一种高耐疲劳复合材料汽车板簧及其制作方法。

背景技术

目前汽车多采用钢制板簧作为缓冲和减震结构，钢板结构简单，成本低廉，维修方便。但钢制板簧本身特别重，使得整车的重量增加，从而增大了燃油消耗率，并对车辆的操纵稳定性产生一定影响。另外，汽车钢制板簧是由多片弹簧钢叠加组合而成，相邻的弹簧钢之间不可避免的摩擦会使钢制板簧的寿命变短；并且钢制板簧会出现突然断裂引发安全事故。随着人们追求的不断提高，汽车在兼顾安全，节能，环保的同时，顾客对汽车舒适性的要求也越来越高，钢制板簧的减震效果与人们期待的仍有差距。

由于复合材料轻质高强的特点，复合材料板簧在达到相同使用性能的同时，通常可较钢板弹簧减重50％～70％，这是在其它车用部件轻量化过程中极为少见。除具备卓越的轻量化效果外，复合材料板簧同时具有疲劳寿命高(一般为钢板弹簧的2～10倍)、安全性好(不会出现突然断裂)、弹性行程大、舒适性好、噪声小、耐腐蚀、安装便利等特点，而其轻量化效果更是减少了车辆在行驶过程中的燃油损耗以及CO2排放，具有节能环保的特性，有很高的经济效益和社会效益。

采用复合材料板簧代替钢制板簧，将成为国内汽车行业的一种新型发展趋势。目前国内有部分汽车厂商已经开始着手进行复合材料板簧的研发。专利CN 105172216A公开了一种缠绕强化复合材料汽车板簧制备方法，该复合材料板簧基本结构为二维织物叠层与螺旋缠绕结构相结合，通过模压真空导入一体化工艺固化成型；专利CN 105134849A公开了一种三维编织复合材料汽车板簧的制备方法，由混杂纤维组合编织形成立体织物结构，通过树脂真空传递模塑工艺固化成型；专利CN 105128357A公开了一种层间加强二维/三维编织复合材料汽车板簧制备方法，通过三维立体编织形成不同纤维材质的单层织物，然后再通过层间的纵向缝合将叠层后的单层结构形成整体，最后采用树脂真空传递模塑工艺梯度升温固化成型。

目前复合材料板簧存在在较高疲劳加载条件下层间结合强度较弱的问题，现有解决办法有采用缠绕方法将二维织物叠层结合，此方法存在预成型体工艺繁琐、制品厚度不均，无法达到高层间强度；或者，采用层间的纵向缝合将叠层后的单层结构形成整体，此方法最大缺陷就是工艺繁琐，制作时间长，生产效率低，不满足产业化要求。

发明内容

鉴于此本发明为解决上述技术问题提供一种高耐疲劳复合材料汽车板簧及其制作方法。该汽车板簧具有高抗疲劳、质量轻、强度高、刚度大、尺寸稳定性强、寿命长、抗层间剪切性能优异等优点，而且制备工艺简单。

本发明所采取的技术方案如下：

一种高耐疲劳复合材料汽车板簧，所述高耐疲劳复合材料汽车板簧包括叠层铺放的至少一层单向纤维层以及套设于所述单向纤维层外表面的至少一层二维编织套管。

上述方案中，所述单向纤维层和二维编织套管的材料为人造纤维或合成纤维。

上述方案中，所述人造纤维为玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维。也可以是两种或两种以上不同纤维的混合编织。

上述方案中，所述合成纤维为聚酯纤维、聚酰胺纤维或聚丙烯腈纤维。也可以是两种或两种以上不同纤维的混合编织。