CN104802423B - 一种纤维增强热塑性树脂基复合材料汽车轮毂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种纤维增强热塑性树脂基复合材料汽车轮毂的制备方法，该复合材料汽车轮毂包括轮辐和轮圈，轮圈采用拉挤成型热塑性复合材料预浸料，轮辐采用热压成型坯料，首先制得拉挤成型热塑性复合材料预浸料；热压成型坯料采用所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料，先预先裁剪成轮辐结构，然后将轮辐结构热压成型坯料放置在具有轮毂外形结构的内、外模具之间，热压成轮辐热压坯料，然后将拉挤成型热塑性复合材料预浸料卷绕在轮辐热压坯料和具有轮毂外形结构的内模具上，将外模具和内模具闭合，经加热、冷却、开模、修边，即得汽车轮毂。本发明可以对复杂的汽车轮毂实现批量化生产，降低生产成本，极大的促进复合材料在汽车轻量化中的应用。
Description
技术领域
本发明属复合材料技术领域，特别是涉及一种纤维增强热塑性树脂基复合材料汽车轮毂的制备方法。
背景技术
复合材料具有比强度高、刚度大、可设计性强等特点，采用复合材料制备汽车汽车轮毂，可以大大减重的同时使车轮汽车轮毂具有良好的减震性能和韧性，并改善车轮的强度和安全性，以达到节能减排的目的。
2008年，日本的Weds Sports公司推出的概念车上第一次使用了碳纤维轮毂。但还是停留在概念阶段。
2009年，澳大利亚的Carbon Revolution公司开发出了CR9“一体式”全碳纤维复合材料轮毂，相比铝合金轮毂，其重量减轻了40％-50％，并且首次应用在了Shelby UltimateAero跑车上。Carbon Revolution公司首先制备的保时捷911，19x8.5(前)和19x12(后)轮毂，使每个角的簧下重量节省十磅，带来了明显的加速、转弯和燃油经济性能。但是目前的碳纤维复合材料轮毂的制备方法一般是采用手工程度较高的成型工艺，使质量控制和产量受到了极大的限制。汽车轮毂的结构不规则，某些曲面曲率较小，因此常规的复合材料成型方式成型工艺存在着较多的缺点，如很难批量化生产，较大的人为因素在成型过程中存在，导致质量控制困难。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提出一种纤维增强热塑性树脂基复合材料汽车轮毂的制备方法。
为实现上述目的，本发明可通过以下技术方案予以解决：
一种纤维增强热塑性树脂基复合材料汽车轮毂的制备方法，该复合材料汽车轮毂包括轮辐和轮圈，轮圈采用拉挤成型热塑性复合材料预浸料，包括以下步骤：
1)所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料的制备：
所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料是指弧形片状碳纤维热塑性预浸料，所述弧形片状碳纤维热塑性预浸料的两侧与胎唇座形状一致；预浸料中碳纤维体积含量为10％～90％；
制备过程包括以下步骤：
a)将碳纤维材料与热塑性材料在120～350℃条件下进行混合拉挤，获得预浸料；
b)将所述预浸料热定型；
c)然后冷却，混合拉挤温度在大于250摄氏度时，冷却温度15～30℃；混合拉挤温度在低于250摄氏度时，冷却温度0～20℃；
d)收卷；即得所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料；
所述热定型的过程是将所述预浸料于50～200℃温度下纵向弯曲，弯曲半径为30mm～1000mm；预浸料收卷后作为复合材料零部件的预浸材料，其弯曲半径由复合材料零部件的曲率决定。
2)轮辐坯料的制备：
将热塑性复合材料预浸料在轮辐模具中热压成型；
所述轮辐模具包括上模和下模；上模与下模共同形成的模腔的形状与轮辐的外形一致；
将热塑性复合材料预浸料在轮辐下模铺层，铺层完毕合上上模，经热压，获得轮辐坯料；
3)轮毂的制备：
将所述轮辐坯料装配在内模具上，然后将所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料在其上卷绕，再将外模具和内模具闭合，经加热、快速冷却、开模和修边，即得汽车轮毂；所述快速冷却的速率为1～50℃/min；
所述内模具为大端带有边沿的圆台，大端侧的锥体上布置与胎唇座形状一致的凸起；
所述外模具由三片构成，分别为两个半圆片和一个与两个半圆片联接的底片，所述外模具的内腔外形与轮毂整体外形一致。
作为本发明的优选技术方案：
如上所述的制备方法，步骤2)中，所述热压是指在1～100MPa压力和100～400℃条件下。
如上所述的制备方法，步骤3)中，所述加热温度为150～350℃。
如上所述的制备方法，所述混合拉挤在拉挤模具中进行，所述拉挤模具的模腔，进口尺寸大于出口尺寸，从进口到出口形成0～30°的夹角。该夹角的目的是给予预浸料成型过程中足够的压力，提高纤维的预浸效果。夹角越大预浸效果越好，所得的纤维体积含量越高。
如上所述的制备方法，所述拉挤模具出口的形状，具有1～10个弯曲结构，弯曲结构的曲率为1～1000。拉挤模具出口决定了复合材料预浸料的结构，其结构主要是由结构件的剖面结构决定的。
如上所述的制备方法，所述热定型在热定型辊上处理，所述热定型辊的温度为50～200℃，所述热定型辊直径为50mm～5000mm。本发明中主要针对圆形复杂结构件，因此在成型预浸料时，可以根据不同的结构件直径选择圆柱形模具。
如上所述的制备方法，所述热塑性复合材料预浸料由热塑性材料和碳纤维材料组成，碳纤维材料的体积含量为10％～90％。该方法可以根据性能要求制备各种不同规格的纤维体积含量的预浸料。
如上所述的制备方法，所述的热塑性材料为聚醚醚酮、聚醚酮、聚苯硫醚、尼龙、聚碳酸酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯或聚醚砜。对于复杂结构的热塑性复合材料中主要选用成型容易的塑料或是具有很好力学性能的工程塑料。
如上所述的制备方法，所述碳纤维材料为T300级、T700级或T1000级的连续丝，或者模量≥230GPa的碳纤维连续丝。
如上所述的制备方法，所述冷却和快速冷却的方式都为水冷。水冷方式便利、效率高、成本低。
有益效果
由于采用以上技术方案，本发明的一种纤维增强热塑性树脂基复合材料汽车轮毂的制备方法可以根据复合材料汽车轮毂不同的使用性能要求，方便的改变树脂、纤维和成型工艺条件，更重要的是该方法可以对复杂的汽车轮毂实现批量化生产，降低生产成本，使复合材料广泛应用于民用领域，极大的促进复合材料在汽车轻量化中的应用。
附图说明
图1本发明中预浸料展开形状图；
图2本发明中卷绕辊和热定型辊示意图；
图3本发明中预浸料经热定型辊、冷辊和卷绕辊示意图；
图4本发明中拉挤模具模口示意图；
图5本发明中预浸料拉挤模具剖面图；
图6为本发明的汽车轮毂结构示意图。
具体实施方式
下面根据附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明：
实施例1
一种纤维增强热塑性树脂基复合材料汽车轮毂的制备方法，该复合材料汽车轮毂包括轮辐和轮圈，轮圈采用拉挤成型热塑性复合材料预浸料，如图1所示，包括以下步骤：
1)所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料的制备：
所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料是指弧形片状碳纤维热塑性预浸料，所述弧形片状碳纤维热塑性预浸料的两侧与胎唇座形状一致；预浸料中碳纤维体积含量为10％；
制备过程包括以下步骤：
a)将碳纤维材料为T300级的连续丝与聚醚醚酮在340℃条件下进行混合拉挤，获得预浸料，混合拉挤在拉挤模具中进行，拉挤模具的模腔，进口尺寸大于出口尺寸，从进口到出口形成0°的夹角，拉挤模具出口的形状，具有10个弯曲结构，弯曲结构的曲率为100；
b)将预浸料在热定型辊上处理，所述热定型辊的温度为50℃，热定型辊直径为50mm，热定型辊的转速为10mm/min；
c)然后用水冷却，冷却温度20℃；
d)收卷；即得拉挤成型热塑性复合材料预浸料；
所述热定型的过程是将所述预浸料于50℃温度下纵向弯曲，弯曲半径为30mm；
2)轮辐坯料的制备：
将热塑性复合材料预浸料在轮辐模具中在1MPa压力和100℃条件下热压成型；
所述轮辐模具包括上模和下模；上模与下模共同形成的模腔的形状与轮辐的外形一致；
将热塑性复合材料预浸料在轮辐下模铺层，铺层完毕合上上模，经在1MPa压力和100℃条件下热压，获得轮辐坯料；
3)轮毂的制备：
将所述轮辐坯料装配在内模具上，然后将所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料在其上卷绕，再将外模具和内模具闭合，经150℃加热、用水快速冷却、开模和修边，即得汽车轮毂；快速冷却的速率为1℃/min；
所述内模具为大端带有边沿的圆台，大端侧的锥体上布置与胎唇座形状一致的凸起；
所述外模具由三片构成，分别为两个半圆片和一个与两个半圆片联接的底片，所述外模具的内腔外形与轮毂整体外形一致。
实施例2
一种纤维增强热塑性树脂基复合材料汽车轮毂的制备方法，该复合材料汽车轮毂包括轮辐和轮圈，轮圈采用拉挤成型热塑性复合材料预浸料，包括以下步骤：
1)所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料的制备：
所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料是指弧形片状碳纤维热塑性预浸料，所述弧形片状碳纤维热塑性预浸料的两侧与胎唇座形状一致；预浸料中碳纤维体积含量为90％；
制备过程包括以下步骤：
a)将碳纤维材料为T700级的连续丝与聚醚酮在350℃条件下进行混合拉挤，获得预浸料，混合拉挤在拉挤模具中进行，所述拉挤模具的模腔，进口尺寸大于出口尺寸，从进口到出口形成30°的夹角，如图4、5所示，拉挤模具出口的形状，具有4个弯曲结构，弯曲结构的曲率为65；
b)将预浸料在热定型辊上处理，所述热定型辊的温度为200℃，所述热定型辊直径为5000mm，热定型辊的转速为100mm/min；
c)然后用水冷却，冷却温度30℃；
d)收卷；即得所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料；
所述热定型的过程是将所述预浸料于200℃温度下纵向弯曲，弯曲半径为1000mm；如图2所示为本发明中卷绕辊和热定型辊示意图，图3本发明中预浸料经热定型辊、冷辊和卷绕辊示意图；
2)轮辐坯料的制备：
将热塑性复合材料预浸料在轮辐模具中在100MPa压力和400℃条件下热压成型；所述轮辐模具包括上模和下模；上模与下模共同形成的模腔的形状与轮辐的外形一致；
将热塑性复合材料预浸料在轮辐下模铺层，铺层完毕合上上模，经在100MPa压力和400℃条件下热压，获得轮辐坯料；
3)轮毂的制备：
将所述轮辐坯料装配在内模具上，然后将所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料在其上卷绕，再将外模具和内模具闭合，经350℃加热、用水快速冷却、开模和修边，即得汽车轮毂，如图6所示；所述快速冷却的速率为50℃/min；
所述内模具为大端带有边沿的圆台，大端侧的锥体上布置与胎唇座形状一致的凸起；所述外模具由三片构成，分别为两个半圆片和一个与两个半圆片联接的底片，所述外模具的内腔外形与轮毂整体外形一致。
实施例3
一种纤维增强热塑性树脂基复合材料汽车轮毂的制备方法，该复合材料汽车轮毂包括轮辐和轮圈，轮圈采用拉挤成型热塑性复合材料预浸料，包括以下步骤：
1)所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料的制备：
所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料是指弧形片状碳纤维热塑性预浸料，所述弧形片状碳纤维热塑性预浸料的两侧与胎唇座形状一致；预浸料中碳纤维体积含量为10％～90％；
制备过程包括以下步骤：
a)将碳纤维材料为T1000级的连续丝与聚苯硫醚在280℃条件下进行混合拉挤，获得预浸料，混合拉挤在拉挤模具中进行，所述拉挤模具的模腔，进口尺寸大于出口尺寸，从进口到出口形成10°的夹角，拉挤模具出口的形状，具有5个弯曲结构，弯曲结构的曲率为20；
b)将所述预浸料在热定型辊上处理，所述热定型辊的温度为100℃，所述热定型辊直径为1000mm，热定型辊的转速为1000mm/min；
c)然后用水冷却，冷却温度10℃；
d)收卷；即得所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料；
所述热定型的过程是将所述预浸料于100℃温度下纵向弯曲，弯曲半径为500mm；
2)轮辐坯料的制备：
将热塑性复合材料预浸料在轮辐模具中在50MPa压力和200℃条件下热压成型；
所述轮辐模具包括上模和下模；上模与下模共同形成的模腔的形状与轮辐的外形一致；
将热塑性复合材料预浸料在轮辐下模铺层，铺层完毕合上上模，经在50MPa压力和200℃条件下热压，获得轮辐坯料；
3)轮毂的制备：
将所述轮辐坯料装配在内模具上，然后将所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料在其上卷绕，再将外模具和内模具闭合，经160℃加热、用水快速冷却、开模和修边，即得汽车轮毂；所述快速冷却的速率为10℃/min；
所述内模具为大端带有边沿的圆台，大端侧的锥体上布置与胎唇座形状一致的凸起；所述外模具由三片构成，分别为两个半圆片和一个与两个半圆片联接的底片，所述外模具的内腔外形与轮毂整体外形一致。
实施例4
一种纤维增强热塑性树脂基复合材料汽车轮毂的制备方法，该复合材料汽车轮毂包括轮辐和轮圈，轮圈采用拉挤成型热塑性复合材料预浸料，包括以下步骤：
1)所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料的制备：
所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料是指弧形片状碳纤维热塑性预浸料，所述弧形片状碳纤维热塑性预浸料的两侧与胎唇座形状一致；预浸料中碳纤维体积含量为50％；
制备过程包括以下步骤：
a)将模量为230GPa的碳纤维连续丝尼龙在160℃条件下进行混合拉挤，获得预浸料，混合拉挤在拉挤模具中进行，所述拉挤模具的模腔，进口尺寸大于出口尺寸，从进口到出口形成15°的夹角，拉挤模具出口的形状，具有5个弯曲结构，弯曲结构的曲率为30；
b)将所述预浸料在热定型辊上处理，所述热定型辊的温度为80℃，所述热定型辊直径为600mm，热定型辊的转速为50mm/min；
c)然后用水冷却，冷却温度10℃；
d)收卷；即得所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料；
所述热定型的过程是将所述预浸料于80℃温度下纵向弯曲，弯曲半径为120mm；
2)轮辐坯料的制备：
将热塑性复合材料预浸料在轮辐模具中在60MPa压力和150℃条件下热压成型；
所述轮辐模具包括上模和下模；上模与下模共同形成的模腔的形状与轮辐的外形一致；
将热塑性复合材料预浸料在轮辐下模铺层，铺层完毕合上上模，经在60MPa压力和150℃条件下热压，获得轮辐坯料；
3)轮毂的制备：
将所述轮辐坯料装配在内模具上，然后将所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料在其上卷绕，再将外模具和内模具闭合，经250℃加热、用水快速冷却、开模和修边，即得汽车轮毂；所述快速冷却的速率为6℃/min；
所述内模具为大端带有边沿的圆台，大端侧的锥体上布置与胎唇座形状一致的凸起；所述外模具由三片构成，分别为两个半圆片和一个与两个半圆片联接的底片，所述外模具的内腔外形与轮毂整体外形一致。
实施例5
一种纤维增强热塑性树脂基复合材料汽车轮毂的制备方法，该复合材料汽车轮毂包括轮辐和轮圈，轮圈采用拉挤成型热塑性复合材料预浸料，包括以下步骤：
1)所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料的制备：
所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料是指弧形片状碳纤维热塑性预浸料，所述弧形片状碳纤维热塑性预浸料的两侧与胎唇座形状一致；预浸料中碳纤维体积含量为10％～90％；
制备过程包括以下步骤：
a)将模量为250GPa的碳纤维连续丝与聚碳酸酯在150℃条件下进行混合拉挤，获得预浸料，混合拉挤在拉挤模具中进行，所述拉挤模具的模腔，进口尺寸大于出口尺寸，从进口到出口形成16°的夹角，拉挤模具出口的形状，具有8个弯曲结构，弯曲结构的曲率为30；
b)将所述预浸料在热定型辊上处理，所述热定型辊的温度为100℃，所述热定型辊直径为3000mm，热定型辊的转速为500mm/min；
c)然后用水冷却，冷却温度16℃；
d)收卷；即得所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料；
所述热定型的过程是将所述预浸料于100℃温度下纵向弯曲，弯曲半径为90mm；
2)轮辐坯料的制备：
将热塑性复合材料预浸料在轮辐模具中在88MPa压力和120℃条件下热压成型；
所述轮辐模具包括上模和下模；上模与下模共同形成的模腔的形状与轮辐的外形一致；
将热塑性复合材料预浸料在轮辐下模铺层，铺层完毕合上上模，经在88MPa压力和120℃条件下热压，获得轮辐坯料；
3)轮毂的制备：
将所述轮辐坯料装配在内模具上，然后将所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料在其上卷绕，再将外模具和内模具闭合，经160℃加热、用水快速冷却、开模和修边，即得汽车轮毂；所述快速冷却的速率为25℃/min；
所述内模具为大端带有边沿的圆台，大端侧的锥体上布置与胎唇座形状一致的凸起；所述外模具由三片构成，分别为两个半圆片和一个与两个半圆片联接的底片，所述外模具的内腔外形与轮毂整体外形一致。
实施例6
一种纤维增强热塑性树脂基复合材料汽车轮毂的制备方法，该复合材料汽车轮毂包括轮辐和轮圈，轮圈采用拉挤成型热塑性复合材料预浸料，包括以下步骤：
1)所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料的制备：
所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料是指弧形片状碳纤维热塑性预浸料，所述弧形片状碳纤维热塑性预浸料的两侧与胎唇座形状一致；预浸料中碳纤维体积含量为10％～90％；
制备过程包括以下步骤：
a)将碳纤维材料为T300级的连续丝与聚丙烯在130℃条件下进行混合拉挤，获得预浸料，混合拉挤在拉挤模具中进行，所述拉挤模具的模腔，进口尺寸大于出口尺寸，从进口到出口形成30°的夹角，拉挤模具出口的形状，具有1个弯曲结构，弯曲结构的曲率为50；
b)将所述预浸料在热定型辊上处理，所述热定型辊的温度为80℃，所述热定型辊直径为1000mm，热定型辊的转速为600mm/min；；
c)然后用水冷却，冷却温度0℃；
d)收卷；即得所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料；
所述热定型的过程是将所述预浸料于80℃温度下纵向弯曲，弯曲半径为1000mm；
2)轮辐坯料的制备：
将热塑性复合材料预浸料在轮辐模具中在100MPa压力和120℃条件下热压成型；
所述轮辐模具包括上模和下模；上模与下模共同形成的模腔的形状与轮辐的外形一致；
将热塑性复合材料预浸料在轮辐下模铺层，铺层完毕合上上模，经在100MPa压力和100℃条件下热压，获得轮辐坯料；
3)轮毂的制备：
将所述轮辐坯料装配在内模具上，然后将所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料在其上卷绕，再将外模具和内模具闭合，经150℃加热、用水快速冷却、开模和修边，即得汽车轮毂；所述快速冷却的速率为30℃/min；
所述内模具为大端带有边沿的圆台，大端侧的锥体上布置与胎唇座形状一致的凸起；所述外模具由三片构成，分别为两个半圆片和一个与两个半圆片联接的底片，所述外模具的内腔外形与轮毂整体外形一致。
实施例7
一种纤维增强热塑性树脂基复合材料汽车轮毂的制备方法，该复合材料汽车轮毂包括轮辐和轮圈，轮圈采用拉挤成型热塑性复合材料预浸料，包括以下步骤：
1)所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料的制备：
所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料是指弧形片状碳纤维热塑性预浸料，所述弧形片状碳纤维热塑性预浸料的两侧与胎唇座形状一致；预浸料中碳纤维体积含量为10％～90％；
制备过程包括以下步骤：
a)将碳纤维材料为T700级的连续丝与聚苯乙烯在120℃条件下进行混合拉挤，获得预浸料，混合拉挤在拉挤模具中进行，所述拉挤模具的模腔，进口尺寸大于出口尺寸，从进口到出口形成15°的夹角，拉挤模具出口的形状，具有6个弯曲结构，弯曲结构的曲率为1000；
b)将所述预浸料在热定型辊上处理，所述热定型辊的温度为50℃，所述热定型辊直径为100mm，热定型辊的转速为500mm/min；
c)然后用水冷却，冷却温度5℃；
d)收卷；即得所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料；
所述热定型的过程是将所述预浸料于80℃温度下纵向弯曲，弯曲半径为100mm；
2)轮辐坯料的制备：
将热塑性复合材料预浸料在轮辐模具中在80MPa压力和130℃条件下热压成型；
所述轮辐模具包括上模和下模；上模与下模共同形成的模腔的形状与轮辐的外形一致；
将热塑性复合材料预浸料在轮辐下模铺层，铺层完毕合上上模，经在80MPa压力和130℃条件下热压，获得轮辐坯料；
3)轮毂的制备：
将所述轮辐坯料装配在内模具上，然后将所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料在其上卷绕，再将外模具和内模具闭合，经300℃加热、用水快速冷却、开模和修边，即得汽车轮毂；所述快速冷却的速率为20℃/min；
所述内模具为大端带有边沿的圆台，大端侧的锥体上布置与胎唇座形状一致的凸起；所述外模具由三片构成，分别为两个半圆片和一个与两个半圆片联接的底片，所述外模具的内腔外形与轮毂整体外形一致。
实施例8
一种纤维增强热塑性树脂基复合材料汽车轮毂的制备方法，该复合材料汽车轮毂包括轮辐和轮圈，轮圈采用拉挤成型热塑性复合材料预浸料，包括以下步骤：
1)所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料的制备：
所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料是指弧形片状碳纤维热塑性预浸料，所述弧形片状碳纤维热塑性预浸料的两侧与胎唇座形状一致；预浸料中碳纤维体积含量为10％～90％；
制备过程包括以下步骤：
a)将碳纤维材料为T1000级的连续丝与聚氯乙烯在150℃条件下进行混合拉挤，获得预浸料，混合拉挤在拉挤模具中进行，所述拉挤模具的模腔，进口尺寸大于出口尺寸，从进口到出口形成30°的夹角，拉挤模具出口的形状，具有5个弯曲结构，弯曲结构的曲率为50；
b)将所述预浸料在热定型辊上处理，所述热定型辊的温度为80℃，所述热定型辊直径为50mm，热定型辊的转速为10mm/min；
c)然后用水冷却，冷却温度0℃；
d)收卷；即得所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料；
所述热定型的过程是将所述预浸料于80℃温度下纵向弯曲，弯曲半径为20mm；
2)轮辐坯料的制备：
将热塑性复合材料预浸料在轮辐模具中在100MPa压力和130℃条件下热压成型；
所述轮辐模具包括上模和下模；上模与下模共同形成的模腔的形状与轮辐的外形一致；
将热塑性复合材料预浸料在轮辐下模铺层，铺层完毕合上上模，经在100MPa压力和100℃条件下热压，获得轮辐坯料；
3)轮毂的制备：
将所述轮辐坯料装配在内模具上，然后将所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料在其上卷绕，再将外模具和内模具闭合，经150℃加热、用水快速冷却、开模和修边，即得汽车轮毂；所述快速冷却的速率为30℃/min；
所述内模具为大端带有边沿的圆台，大端侧的锥体上布置与胎唇座形状一致的凸起；所述外模具由三片构成，分别为两个半圆片和一个与两个半圆片联接的底片，所述外模具的内腔外形与轮毂整体外形一致。
实施例9
一种纤维增强热塑性树脂基复合材料汽车轮毂的制备方法，该复合材料汽车轮毂包括轮辐和轮圈，轮圈采用拉挤成型热塑性复合材料预浸料，包括以下步骤：
1)所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料的制备：
所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料是指弧形片状碳纤维热塑性预浸料，所述弧形片状碳纤维热塑性预浸料的两侧与胎唇座形状一致；预浸料中碳纤维体积含量为50％；
制备过程包括以下步骤：
a)将碳纤维材料为T300级的连续丝与聚醚砜在200℃条件下进行混合拉挤，获得预浸料，混合拉挤在拉挤模具中进行，所述拉挤模具的模腔，进口尺寸大于出口尺寸，从进口到出口形成10°的夹角，拉挤模具出口的形状，具有3个弯曲结构，弯曲结构的曲率为1；
b)将所述预浸料在热定型辊上处理，所述热定型辊的温度为150℃，所述热定型辊直径为100mm，热定型辊的转速为50mm/min；
c)然后用水冷却，冷却温度25℃；
d)收卷；即得所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料；
所述热定型的过程是将所述预浸料于150℃温度下纵向弯曲，弯曲半径为550mm；
2)轮辐坯料的制备：
将热塑性复合材料预浸料在轮辐模具中在60MPa压力和120℃条件下热压成型；
所述轮辐模具包括上模和下模；上模与下模共同形成的模腔的形状与轮辐的外形一致；
将热塑性复合材料预浸料在轮辐下模铺层，铺层完毕合上上模，经在60MPa压力和320℃条件下热压，获得轮辐坯料；
3)轮毂的制备：
将所述轮辐坯料装配在内模具上，然后将所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料在其上卷绕，再将外模具和内模具闭合，经280℃加热、用水快速冷却、开模和修边，即得汽车轮毂；所述快速冷却的速率为35℃/min；
所述内模具为大端带有边沿的圆台，大端侧的锥体上布置与胎唇座形状一致的凸起；所述外模具由三片构成，分别为两个半圆片和一个与两个半圆片联接的底片，所述外模具的内腔外形与轮毂整体外形一致。
但是，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。
Claims (8)
1.一种纤维增强热塑性树脂基复合材料汽车轮毂的制备方法，其特征在于：该复合材料汽车轮毂包括轮辐和轮圈，轮圈采用拉挤成型热塑性复合材料预浸料，包括以下步骤：
1)所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料的制备：
所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料是指弧形片状碳纤维热塑性预浸料，所述弧形片状碳纤维热塑性预浸料的两侧与胎唇座形状一致；预浸料中碳纤维体积含量为10％～90％；
制备过程包括以下步骤：
a)将碳纤维材料与热塑性材料在120～350℃条件下进行混合拉挤，获得预浸料；所述混合拉挤在拉挤模具中进行，所述拉挤模具的模腔，进口尺寸大于出口尺寸，从进口到出口形成0～30°的夹角；所述拉挤模具出口的形状，具有1～10个弯曲结构，弯曲结构的曲率为1～1000；
b)将所述预浸料热定型；
c)然后冷却，冷却温度0～30℃；
d)收卷；即得所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料；
所述热定型的过程是将所述预浸料于50～200℃温度下纵向弯曲，弯曲半径为30mm～1000mm；
2)轮辐坯料的制备：
将热塑性复合材料预浸料在轮辐模具中热压成型；
所述轮辐模具包括上模和下模；上模与下模共同形成的模腔的形状与轮辐的外形一致；
将热塑性复合材料预浸料在轮辐下模铺层，铺层完毕合上上模，经热压，获得轮辐坯料；
3)轮毂的制备：
将所述轮辐坯料装配在内模具上，然后将所述拉挤成型热塑性复合材料预浸料在其上卷绕，再将外模具和内模具闭合，经加热、快速冷却、开模和修边，即得汽车轮毂；所述快速冷却的速率为1～50℃/min；
所述内模具为大端带有边沿的圆台，大端侧的锥体上布置与胎唇座形状一致的凸起；
所述外模具由三片构成，分别为两个半圆片和一个与两个半圆片联接的底片，所述外模具的内腔外形与轮毂整体外形一致。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述热压是指在1～100MPa压力和100～400℃条件下。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述加热温度为150～350℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热定型在热定型辊上处理，所述热定型辊的温度为50～200℃，所述热定型辊直径为50mm～5000mm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热塑性复合材料预浸料由热塑性材料和碳纤维材料组成，碳纤维材料的体积含量为10％～90％。
6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述的热塑性材料为聚醚醚酮、聚醚酮、聚苯硫醚、尼龙、聚碳酸酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯或聚醚砜。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳纤维材料为T300级、T700级或T1000级的连续丝，或者模量≥230GPa的碳纤维连续丝。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述冷却和快速冷却的方式都为水冷。
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Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
| CN102529120A (zh) * | 2012-01-12 | 2012-07-04 | 周文寿 | 一种轮毂制造方法 |
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