CN108656578A - 一种碳纤维汽车轮毂的生产方法 - Google Patents

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何芳
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
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Abstract

本发明属于轮毂技术领域，涉及轮毂的制备，特别涉及一种碳纤维制作汽车轮毂的生产方法。包括如下步骤：在模具表面喷涂脱模涂料，将模具烘烤至表层温度200～230℃；把裁剪好的碳纤维按中心空定位均匀铺在轮毂模具下模上，合上上模；密封整套模具，置于真空烘烤炉，减压抽真空；真空烘烤炉升温至420～450℃，保温时间20～30min，取出模具，去掉挤压产生的碳纤维边角料；脱去上下模具，即得。碳纤维轮毂密度约为1.5～2.0g/cm3，不到钢轮毂的1/4，能极大降低能耗；碳纤维轮毂不存在生锈的问题；抗拉强度一般都在3500兆帕以上，是钢的7‑9倍，抗拉弹性模量为230‑430G帕，亦高于钢，机械强度和抗冲性更高；由于采用真空烘烤挤压成型，产品无氧化，外观品质和性能优良。

Description

一种碳纤维汽车轮毂的生产方法
技术领域
本发明属于轮毂技术领域，涉及轮毂的制备，特别涉及一种碳纤维制作汽车轮毂的生产方法。
背景技术
整车减少自重可以降低油耗，这是众所周知的常识。处于整车重心最低的行驶部位之车轮，发挥整车的节能效果更是举足轻重。目前的汽车轮毂，所用材料主要为钢、铝合金材料，另有少量汽车轮毂采用镁合金材料。随着能源价格的不断攀升，节能成了现代汽车生产发展主要方向和目标。行业常用的汽车轮毂材料主要有以下缺点：
1、现在的钢材料轮毂和铝合金材料轮毂密度都比较大，钢轮毂为7.9克/立方厘米，铝合金为2.65克/立方厘米，车轮越重，消耗能源也大；
2、现有金属材料轮毂耐腐蚀性教差，容易氧化；
3、现有金属材料轮毂在铸造过程中会产生内部缺陷，导致冲击性能不好。
碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好。碳纤维轮毂较一般同尺码的铝合金轮毂质量要低40%左右，据研究，车轮重量平均减1kg，对普通轿车而言，每跑100km路程可节油0.6L。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明公开了一种碳纤维汽车轮毂的生产方法。
技术方案：
一种碳纤维汽车轮毂的生产方法，包括如下步骤：
A、在模具表面喷涂脱模涂料，涂料厚度0.06～0.08mm，将模具烘烤至表层温度200～230℃；
B、 把裁剪好的碳纤维按中心空定位均匀铺在轮毂模具下模上，合上上模，所述碳纤维按照轮毂成品厚度的115～125%确定所需碳纤维厚度，按照轮毂成品表面积110～130%确定所需碳纤维表面积，利用电脑裁剪机输出确定形状；
C、 密封整套模具，置于真空烘烤炉，减压抽真空，真空度大于-0.09MPa；
D、真空烘烤炉升温至420～450℃，保温时间20～30min，依靠模具重力挤压使碳纤维成型后，降至室温固化；
E、 从真空烘烤炉中取出模具，去掉挤压产生的碳纤维边角料；
F、 脱去上下模具，即得。
本发明较优公开例中，步骤A所述将模具烘烤至表层温度210℃，涂料厚度0.07mm。
本发明较优公开例中，步骤B所述碳纤维按照轮毂成品厚度的120%，表面积的120%确定碳纤维用量。
本发明较优公开例中，步骤C所述真空度大于-0.08MPa。
本发明较优公开例中，步骤D所述真空烘烤炉升温至430℃，保温时间25min。
本发明所用碳纤维，购自江苏恒神股份有限公司。
有益效果
本发明用碳纤维代替钢、铝合金等金属材料，其优点在于：碳纤维轮毂密度约为1.5到2.0克每立方厘米，比重比铝合金轮毂还要轻，不到钢轮毂的1/4，能极大降低能耗；碳纤维轮毂对一般的有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性，不溶不胀，耐蚀性出类拔萃，完全不存在生锈的问题；碳纤维轮毂抗拉强度一般都在3500兆帕以上，是钢的7-9倍，抗拉弹性模量为230-430G帕，亦高于钢，机械强度和抗冲性更高；由于采用真空烘烤挤压成型，产品无氧化，外观品质和性能优良。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本发明，但本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
生产17寸碳纤维轮毂的制造工艺，包括如下步骤：
1、模具准备：在模具表面喷涂脱模涂料，涂料厚度0.06mm，将模具烘烤至表层温度200℃；
2、把裁剪好的碳纤维按中心空定位均匀铺在轮毂模具下模上，合上上模，所述碳纤维按照轮毂成品厚度的115%确定所需碳纤维厚度，按照轮毂成品表面积115%确定所需碳纤维表面积，利用电脑裁剪机输出确定产品造型形状；
3、密封整套模具，置于真空烘烤炉，减压抽真空，真空度-0.088MPa；
4、真空烘烤炉升温至420℃，保温时间20min，依靠模具重力挤压使碳纤维成型后，降至室温固化；
5、从真空烘烤炉中取出模具，去掉挤压产生的碳纤维边角料，脱模，取出产品。
实施例2
生产18寸碳纤维轮毂的制造工艺，包括如下步骤：
1、模具准备：在模具表面喷涂脱模涂料，涂料厚度0.06mm，将模具烘烤至表层温度210℃；
2、把裁剪好的碳纤维按中心空定位均匀铺在轮毂模具下模上，合上上模，所述碳纤维按照轮毂成品厚度的120%确定所需碳纤维厚度，按照轮毂成品表面积125%确定所需碳纤维表面积，利用电脑裁剪机输出确定产品造型形状；
3、密封整套模具，置于真空烘烤炉，减压抽真空，真空度-0.085MPa；
4、真空烘烤炉升温至430℃，保温时间25min，依靠模具重力挤压使碳纤维成型后，降至室温固化；
5、从真空烘烤炉中取出模具，去掉挤压产生的碳纤维边角料，脱模，取出产品。
实施例3
生产20寸碳纤维轮毂的制造工艺，包括如下步骤：
1、模具准备：在模具表面喷涂脱模涂料，涂料厚度0.07mm，将模具烘烤至表层温度230℃；
2、把裁剪好的碳纤维按中心空定位均匀铺在轮毂模具下模上，合上上模，所述碳纤维按照轮毂成品厚度的120%确定所需碳纤维厚度，按照轮毂成品表面积130%确定所需碳纤维表面积，利用电脑裁剪机输出确定产品造型形状；
3、密封整套模具，置于真空烘烤炉，减压抽真空，真空度-0.085MPa；
4、真空烘烤炉升温至450℃，保温时间30min，依靠模具重力挤压使碳纤维成型后，降至室温固化；
5、从真空烘烤炉中取出模具，去掉挤压产生的碳纤维边角料，脱模，取出产品。
对产品进行性能测试，见下表：
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种碳纤维汽车轮毂的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
在模具表面喷涂脱模涂料，涂料厚度0.06～0.08mm，将模具烘烤至表层温度200～230℃；
把裁剪好的碳纤维按中心空定位均匀铺在轮毂模具下模上，合上上模，所述碳纤维按照轮毂成品厚度的115～125%确定所需碳纤维厚度，按照轮毂成品表面积110～130%确定所需碳纤维表面积，利用电脑裁剪机输出确定形状；
密封整套模具，置于真空烘烤炉，减压抽真空，真空度大于-0.09MPa；
真空烘烤炉升温至420～450℃，保温时间20～30min，依靠模具重力挤压使碳纤维成型后，降至室温固化；
从真空烘烤炉中取出模具，去掉挤压产生的碳纤维边角料；
脱去上下模具，即得。
2.根据权利要求1所述碳纤维汽车轮毂的生产方法，其特征在于：步骤A所述将模具烘烤至表层温度210℃，涂料厚度0.07mm。
3.根据权利要求1所述碳纤维汽车轮毂的生产方法，其特征在于：步骤B所述碳纤维按照轮毂成品厚度的120%，表面积的120%确定碳纤维用量。
4.根据权利要求1所述碳纤维汽车轮毂的生产方法，其特征在于：步骤C所述真空度大于-0.08MPa。
5.根据权利要求1所述碳纤维汽车轮毂的生产方法，其特征在于：步骤D所述真空烘烤炉升温至430℃，保温时间25min。
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