[发明专利]一种碳纤维复合材料车轮及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维增强复合材料机动车车轮的制造方法。

背景技术

以下关于本发明的背景说明是为了帮助理解本发明。因此，不应认为这些说明是对其中涉及到的任何材料或部分公知常识于申请的优先权日这天公开或被认知的确认或承认。

以纤维增强复合材料制成的机动车车轮一般包括轮辐、中心轮盘和轮辋等部分。轮辋一般采用推荐的标准胎圈座和轮缘尺寸。轮胎装配于轮辋上。轮胎应选用可与轮辋相匹配的规格。由于轮胎弹性较大，具有不同的高宽比，一般每种轮辋可选配一种以上的轮胎。这种以纤维增强复合材料制成的机动车车轮一般采用预浸料铺放工艺或树脂传递模压工艺。预浸料铺放工艺将预浸料提前裁切，然后在模具中进行一层一层的铺放。树脂传递模压工艺一般采用干的纤维织物在不同的模具中制作若干个预成型体，然后在整体模具中将若干个预成型体合在一起。

这两种传统方法耗费工时较多，成型过程复杂，成本高，难以制成复杂形状。纤维增强复合材料价格较高。

发明内容

为了克服以上的技术问题，本发明提供了一种纤维增强复合材料机动车车轮的制造方法。

在本发明的一个方面，提供了一种纤维增强复合材料机动车车轮的制造方法，所述的纤维增强复合材料机动车车轮由车轮内置金属件、碳纤维复合材料的轮辐和轮辋所组成，所述的方法包括步骤：(A)将车轮内置金属件放置在下模模具中定位好；(B)在模具组件内，将活动的圆台形模具块放置到下模模具中定位好；(C)在模具组件内，将用于形成车轮窗口部位的活动的三角模具块放置到下模模具中定位好；(D)在模具下模型腔中铺放预浸带纤维增强复合材料，将所有型腔铺满；(E)将圆台形模具块从下模中抽出；(F)将所述的三角模具块从模具下模抽出；(G)执行模压工艺，上下模具合模，硬化树脂形成纤维增强复合材料制品；(H)模压工艺执行完毕，上模抬起，顶出制品；(I)将第二个金属配件与车轮内置金属件伸出制品部分进行装配并粘接，形成车轮轮盘半成品；(J)通过机加工，在车轮轮盘半成品上加工出螺栓孔；(K)将机加工后的车轮轮盘半成品与轮辋部分连接，形成车轮；其中，预浸带纤维增强复合材料的长度为20-60mm，宽2-8mm，增强纤维以同一方向排列。

在本发明优选的方面，预浸带纤维增强复合材料的长度为40mm，宽5mm。

在本发明优选的方面，在步骤(C)中，用于形成车轮窗口部位的活动的三角模具块为5-7个。

在本发明优选的方面，在步骤(D)中，通过使用震动机械手装置铺放预浸带纤维增强复合材料；在铺放过程中，震动机械手在上方将预浸带纤维增强复合材料均匀撒入下模型腔。

在本发明进一步优选的方面，在步骤(D)中，在铺设过程中进行预合模动作，然后再次开模，撒入预浸带纤维增强复合材料。

在本发明更优选的方面，机械手的震动频率为50-100Hz。

在本发明优选的方面，在步骤(D)中，在铺料之前还包括对模具进行预热的步骤，预热温度在60℃至80℃之间。

在本发明进一步优选的方面，预热温度为70℃±2℃。

在本发明优选的方面，在步骤(G)中，上模合模压力为1750-3500Mpa之间。

在本发明进一步优选的方面，合模压力为2600Mpa。

在本发明优选的方面，在步骤(G)中，压机压力在2600Mpa保持10分钟，然后使模具升温至100℃至105℃后，压机继续加压至2900Mpa，同时使模具温度升至150℃至160℃，在此温度下保温25分钟至30分钟。

在本发明优选的方面，车轮内置金属件包含5个凸爪，每个凸爪设置1个盲孔；盲孔直径为8-20mm，下模包括5个与内置金属件凸爪盲孔配合的轴；车轮内置金属件包含1个中心孔，下模包括1个中心轴与内置金属件中心孔相配合。

在本发明进一步优选的方面，盲孔直径为12mm。

在本发明的其他方面，还公开了以上方法的具体工艺条件。所述的方法包括步骤：(1)将模具预热至70℃；(2)铺放纤维增强复合材料预浸带；(3)将金属镶嵌块放置到底模上；(4)将窗口随形块和中心圆台块放置到底模上；(5)继续铺放纤维增强复合材料预浸带；(6)将中心圆台块和窗口随形块取出；(7)合模，压机压力在2600Mpa保持10分钟；(8)使顶模和底模升温至100℃至105℃；(9)压机继续加压至2900Mpa，同时使模具温度升至150℃至160℃，在此温度下保温25分钟至30分钟。热固化形成整体。