CN104527095B - 一种制作碳纤维轮圈的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制作碳纤维轮圈的新工艺，具体包括以下步骤：⑴至少碳纤维轮圈的刀部采用以下方式制得：①制作与刀部形状相同的刀部芯轴；②在刀部芯轴外表面上涂覆液态胶；③在包覆有液态胶的刀部芯轴上粘贴碳纤维布；④将刀部半成品放入成型模具的模腔中；⑤施压并加热模腔，液态胶固化，并充气至液态胶与刀部芯轴之间，当模腔内温度达到设定温度时停止加热；⑥冷却模腔；⑦开启成型模具，获得刀部成品；⑧清理刀部成品内部的刀部芯轴和液态胶，得到刀部成品。本发明所制得的碳纤维轮圈为中空，重量轻，使用轻便。避免了传统气袋成型法所致良品率低的缺陷，解决了传统气袋走线复杂、容易报废的技术问题；本发明制作过程简单、提高了良品率。

Description

一种制作碳纤维轮圈的工艺
技术领域
本发明涉及一种制作碳纤维轮圈的新工艺。
背景技术
碳纤维轮圈主要由中部的刀部和周边的框部组成。目前，常见的碳纤维轮圈制作方法是填充模压成型法和气袋成型法，上述两种方法均是碳纤维轮圈一体成型。其中，模压成型法是将碳纤维材料填充在成型模具的模腔中，施压并加热而使之成型获得碳纤维轮圈。但是，采用该方法制得的碳纤维轮圈是实心的，因此重量较大。
气袋成型法是将由碳纤维预浸材叠置成且内置有一气袋的轮圈初胚，放置入温度介于160～170℃的模具的模腔中，并施于二段式充气程序与加热程序，以成型出一形状合于该模腔的轮圈成胚，接着将该轮圈成胚取出，并去除其中的气袋，随后轮圈成胚依序进行热烘定型与表面加工程序，便制得轮圈成品。但是，该方法的缺陷是：气袋走线复杂，容易报废，而且气袋各部位的口径相同，在轮圈初胚的弯折部位及变径部位，气袋发生褶皱，使得碳纤维加热后会流至褶皱中，致使轮圈内壁形成不规则凸起以致不光滑，从而导致良品率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制作简单、所制得的碳纤维轮圈重量轻、能够大幅度提高良品率的制作碳纤维轮圈的新工艺。
本发明的目的通过以下的技术措施来实现：一种制作碳纤维轮圈的新工艺，其特征在于具体包括以下步骤：
⑴至少碳纤维轮圈的刀部采用以下方式制得：
①制作与刀部形状相同的刀部芯轴；
②在刀部芯轴外表面上涂覆液态胶，直至液态胶完全包覆在刀部芯轴上；
③在包覆有液态胶的刀部芯轴上粘贴碳纤维布，形成包裹有碳纤维布的刀部半成品；
④将由步骤③所得的内置有刀部芯轴的刀部半成品放入成型模具的模腔中；
⑤施压并加热模腔，液态胶固化，并充气至液态胶与刀部芯轴之间，液态胶 膨胀撑起碳纤维布压实在模腔的内壁上，同时刀部芯轴受热收缩，当模腔内的温度达到设定温度时停止加热；
⑥冷却模腔；
⑦开启成型模具，获得套装在刀部芯轴上的刀部成品；
⑧清理刀部成品内部的刀部芯轴和液态胶，得到刀部成品；
⑵碳纤维轮圈的框部采用以下三种方式制得：
①第一种方式：
制作与框部形状相同的框部芯轴，框部芯轴与刀部芯轴一体制成，再按照步骤⑴中所述②～⑧步骤制作获得碳纤维轮圈成品；
②第二种方式：
a.制作与框部形状相同的框部芯轴，再按照步骤⑴中所述②～⑧步骤制作获得框部成品；
b.组合拼接刀部成品和框部成品，得到碳纤维轮圈成品；
③第三种方式：
a.采用气袋成型法制得框部成品；
b.组合拼接刀部成品和框部成品，得到碳纤维轮圈成品。
本发明是在仿照碳纤维轮圈形状的芯轴上涂覆液态胶，在液态胶上粘贴碳纤维布，再放置在成型模具中成型取出，最后将碳纤维轮圈内的芯轴和液态胶清除以获得碳纤维轮圈，由于碳纤维轮圈为中空，因此重量轻，使用轻便。而且也避免了传统气袋成型法所致的良品率低的缺陷，同时解决了传统气袋走线复杂，容易报废的技术问题；另外，本发明制作过程简单、可大幅度提高良品率。
本发明所述的液态胶成为固态后具有弹性和韧性，因此，在充气时能够膨胀支撑起碳纤维布，具有传统风管气袋功能。
本发明在步骤⑴的⑤中所述设定温度是本行业规范要求制作不同的碳纤维管件制品在现有工艺中所要达到的温度。设定温度为120～180℃。
本发明采用风管胶或者乳胶加入固化剂成为所述液态胶，风管胶或者乳胶在常温状态(25±5℃)下呈液态，而加入固化剂之后具有弹性和韧性；本发明优选风管胶，风管胶可以涂刷在任意造型的芯轴外表面上，同时具有传统风管气袋功能，并且弹性(韧性)比传统气袋好。
作为本发明的一种实施方式，施压并加热模腔时的压力为15～30kg/cm2，加热温度是100～180℃。
作为本发明的一种实施方式，在所述步骤⑴的⑥中，冷却模腔时的冷却温度是55～65℃。
本发明在所述步骤⑵②b.和⑵③b.中，组合拼接刀部成品和框部成品是在刀部成品和框部成品组合部位涂抹粘胶，并使用夹治具固定以使刀部成品和框部成品粘接成一体。
作为本发明的一种优选实施方式，所述刀部芯轴和框部芯轴均采用保丽龙材料制成，保丽龙是由聚苯乙烯(Polystyrene，PS)加发泡剂后高温发泡形成的一种材料，通常叫“泡沫塑料”。由保丽龙材料制成的芯轴在碳纤维制品预制时容易塑性，且在成型高温时会融化缩小，方便成型后清理并取出。刀部芯轴和框部芯轴也可以采用其它可塑性强，且在高温下会融化缩小便于清理取出的材料。
与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：
⑴本发明是在仿照碳纤维轮圈形状的芯轴上涂覆液态胶，在液态胶上粘贴碳纤维布，再放置在成型模具中成型取出，最后将碳纤维轮圈内的芯轴和液态胶清除以获得碳纤维轮圈，由于碳纤维轮圈为中空，因此重量轻，使用轻便。
⑵本发明避免了传统气袋成型法所致的良品率低的缺陷，而且解决了气袋走线复杂，容易报废的技术问题。
⑶本发明制作过程简单、大幅度提高了良品率，可用于制作各种碳纤维轮圈。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明实施例1所制得的碳纤维轮圈结构示意图；
图2是本发明实施例2的流程示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，是本发明一种制作碳纤维轮圈的新工艺，具体包括以下步骤：
⑴碳纤维轮圈的刀部采用以下方式制得：
①制作与刀部形状相同的刀部芯轴；
②在刀部芯轴外表面上涂覆液态胶，直至液态胶完全包覆在刀部芯轴上；在本实施例中，采用风管胶加入固化剂成为液态胶，风管胶可以涂刷在任意造型的芯轴外表面上，同时具有传统风管气袋功能，并且弹性(韧性)比传统气袋好；
③在包覆有液态胶的刀部芯轴上粘贴碳纤维布，形成包裹有碳纤维布的刀部半成品；
④将由步骤③所得的内置有刀部芯轴的刀部半成品放入成型模具的模腔中；
⑤施压并加热模腔，压力为20kg/cm2，加热温度是150C，液态胶固化，并充气至液态胶与刀部芯轴之间，液态胶膨胀撑起碳纤维布压实在模腔的内壁上，同时刀部芯轴受热收缩，当模腔内的温度达到设定温度180C时停止加热；
⑥冷却模腔，冷却温度是55℃；
⑦开启成型模具，获得套装在刀部芯轴上的刀部成品；
⑧清理刀部成品内部的刀部芯轴和液态胶，得到刀部成品；
⑵碳纤维轮圈的框部采用以下方式制得：
a.1制作与框部形状相同的框部芯轴，框部芯轴与刀部芯轴一体制成，再按照步骤⑴中所述②～⑧步骤制作获得碳纤维轮圈成品；
即先制作与碳纤维轮圈形状相同的碳纤维轮圈芯轴(框部芯轴与刀部芯轴一体制成)，碳纤维轮圈芯轴采用保丽龙材料制成；
a.2在碳纤维轮圈芯轴外表面上涂覆液态胶，直至液态胶完全包覆在碳纤维轮圈芯轴上；
a.3在包覆有液态胶的碳纤维轮圈芯轴上粘贴碳纤维布，形成包裹有碳纤维布的碳纤维轮圈半成品；
a.4将由步骤a.3所得的内置有碳纤维轮圈芯轴的碳纤维轮圈半成品放入成型模具的模腔中；
a.5施压并加热模腔，压力为25kg/cm2，加热温度是120℃，液态胶固化，并充气至液态胶与刀部芯轴之间，液态胶膨胀撑起碳纤维布压实在模腔的内壁上，同时碳纤维轮圈芯轴受热收缩，当模腔内的温度达到设定温度180C时停止加热；
a.6冷却模腔，冷却温度是55℃；
a.7开启成型模具，获得套装在碳纤维轮圈芯轴上的碳纤维轮圈成品；
a.8清理碳纤维轮圈成品内部的碳纤维轮圈芯轴和液态胶，得到碳纤维轮圈成品1。
实施例2
如图2所示，具体包括以下步骤：
⑴碳纤维轮圈的刀部采用以下方式制得：
①制作与刀部形状相同的刀部芯轴，刀部芯轴采用保丽龙材料制成；
②在刀部芯轴外表面上涂覆液态胶，直至液态胶完全包覆在刀部芯轴上，在本实施例中，采用乳胶加入固化剂成为液态胶；
③在包覆有液态胶的刀部芯轴上粘贴碳纤维布，形成包裹有碳纤维布的刀部半成品；
④将由步骤③所得的内置有刀部芯轴的刀部半成品放入成型模具的模腔中；
⑤施压并加热模腔，压力为30kg/cm2，加热温度是160℃，液态胶固化，并充气至液态胶与刀部芯轴之间，液态胶膨胀撑起碳纤维布压实在模腔的内壁上，同时刀部芯轴受热收缩，当模腔内的温度达到180℃时停止加热；
⑥冷却模腔，冷却温度是60℃；
⑦开启成型模具，获得套装在刀部芯轴上的刀部成品；
⑧清理刀部成品内部的刀部芯轴和液态胶，得到刀部成品2；
⑵碳纤维轮圈的框部采用以下方式制得：
a.1制作与框部形状相同的框部芯轴，框部芯轴采用保丽龙材料制成，再按照步骤⑴中所述②～⑧步骤制作获得框部成品；即：
a.2在框部芯轴外表面上涂覆液态胶，直至液态胶完全包覆在框部芯轴上，在本实施例中，采用乳胶加入固化剂成为液态胶；
a.3在包覆有液态胶的框部芯轴上粘贴碳纤维布，形成包裹有碳纤维布的框部半成品；
a.4将由步骤a.3所得的内置有框部芯轴的框部半成品放入成型模具的模腔中；
a.5施压并加热模腔，压力为30kg/cm2，加热温度是160℃，，液态胶固化，并充气至液态胶与刀部芯轴之间，液态胶膨胀撑起碳纤维布压实在模腔的内壁上，同时框部芯轴受热收缩，当模腔内的温度达到180℃时停止加热；
a.6冷却模腔，冷却温度是60℃；
a.7开启成型模具，获得套装在框部芯轴上的框部成品；
a.8清理框部成品内部的框部芯轴和液态胶，得到框部成品3；
b.将由步骤⑴制得的刀部成品和由步骤⑵制得的框部成品组合拼接，是在刀部成品和框部成品组合部位涂抹粘胶，并使用夹治具固定以使刀部成品和框部成品粘接成一体，得到碳纤维轮圈成品4。
实施例3
本实施例与实施例2的不同之处在于：碳纤维轮圈的框部采用传统的气袋成型法制得，将由步骤⑴制得的刀部成品和由步骤⑵制得的框部成品组合拼接，得 到碳纤维轮圈成品。
在其它实施例中，在所述步骤⑴的⑤中，设定温度为120～180℃；在所述步骤⑴的⑤中，施压并加热模腔时的压力为15～30kg/cm2，加热温度是100～180℃；在所述步骤⑴的⑥中，冷却模腔时的冷却温度是55～65℃。
本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明除了采用风管胶或者乳胶加入固化剂成为液态胶之外，还可以采用其它在常温状态下呈液态，而在加入固化剂之后具有弹性和韧性的胶；芯轴除了采用保丽龙材料制成，也可以采用其它容易塑性，且在成型高温时会融化缩小的材料；组合拼接也可以采用其它方式；因此本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种制作碳纤维轮圈的工艺，其特征在于具体包括以下步骤：
⑴至少碳纤维轮圈的刀部采用以下方式制得：
①制作与刀部形状相同的刀部芯轴；
②在刀部芯轴外表面上涂覆液态胶，直至液态胶完全包覆在刀部芯轴上；
③在包覆有液态胶的刀部芯轴上粘贴碳纤维布，形成包裹有碳纤维布的刀部半成品；
④将由步骤③所得的内置有刀部芯轴的刀部半成品放入成型模具的模腔中；
⑤施压并加热模腔，液态胶固化，并充气至液态胶与刀部芯轴之间，液态胶膨胀撑起碳纤维布压实在模腔的内壁上，同时刀部芯轴受热收缩，当模腔内的温度达到设定温度时停止加热；
⑥冷却模腔；
⑦开启成型模具，获得套装在刀部芯轴上的刀部成品；
⑧清理刀部成品内部的刀部芯轴和液态胶，得到刀部成品；
⑵碳纤维轮圈的框部采用以下三种方式制得：
①第一种方式：
制作与框部形状相同的框部芯轴，框部芯轴与刀部芯轴一体制成，再按照步骤⑴中所述②～⑧步骤制作获得碳纤维轮圈成品；
②第二种方式：
a.制作与框部形状相同的框部芯轴，再按照步骤⑴中所述②～⑧步骤制作获得框部成品；
b.组合拼接刀部成品和框部成品，得到碳纤维轮圈成品；
③第三种方式：
a.采用气袋成型法制得框部成品；
b.组合拼接刀部成品和框部成品，得到碳纤维轮圈成品。
2.根据权利要求1所述的制作碳纤维轮圈的工艺，其特征在于：采用风管胶或者乳胶加入固化剂成为所述液态胶。
3.根据权利要求2所述的制作碳纤维轮圈的工艺，其特征在于：在所述步骤⑴的⑤中，设定温度为120～180℃。
4.根据权利要求3所述的制作碳纤维轮圈的工艺，其特征在于：在所述步骤⑴的⑤中，施压并加热模腔时的压力为15～30kg/cm2，加热温度是100～180℃。
5.根据权利要求4所述的制作碳纤维轮圈的工艺，其特征在于：在所述步骤⑴的⑥中，冷却模腔时的冷却温度是55～65℃。
6.根据权利要求5所述的制作碳纤维轮圈的工艺，其特征在于：在所述步骤⑵②b.和⑵③b.中，组合拼接刀部成品和框部成品是在刀部成品和框部成品组合部位涂抹粘胶，并使用夹治具固定以使刀部成品和框部成品粘接成一体。
7.根据权利要求1～6任一项所述的制作碳纤维轮圈的工艺，其特征在于：所述刀部芯轴和框部芯轴均采用保丽龙材料制成。
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