CN110934395A - 一种纤维增强铝合金拉杆箱及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纤维增强铝合金拉杆箱，包括箱壳、中框、护角、拉杆和万向轮，所述箱壳材质是铝合金和增强纤维的复合物，所述中框材质是铝合金，所述护角材质是铝合金和增强纤维的组合物，所述拉杆材质是铝合金，所述万向轮材质是短玻璃纤维增强塑料；本发明还提供了所述纤维增强铝合金拉杆箱的制作方法，刚性和强度高，重量轻，防护力好，能有效的保护拉杆箱内的物品，受到外力时不容易发生变形。
Description
技术领域
本发明涉及箱包技术领域，更具体地，涉及一种纤维增强铝合金拉杆箱及其制作方法。
背景技术
行李箱自问世以来，制作行李箱的材质与时俱进，发展到现在形成了多种多样的材质，常见的材质有布质、皮质、塑料、铝合金、钛合金等等。
由布质、皮质、塑料加工的行李箱，箱体容易变形，不防水、不安全，箱体容易变形使箱内的东西损坏；铝合金行李箱强度足够，防水，但铝合金行李箱相比而言，材质密度大，重量大，另外，铝合金受到冲击时，很容易形成不可恢复的凹坑，使用时间长了之后，行李箱变得“坑坑洼洼”。
发明内容
本发明的主要目的在于克服上述不足之处，提供一种纤维增强铝合金拉杆箱及其制作方法，以克服现有技术中的缺陷。
本发明提供的一种纤维增强铝合金拉杆箱，包括箱壳、中框、护角、拉杆和万向轮，所述箱壳材质是铝合金和增强纤维的复合物，
所述中框材质是铝合金，
所述护角材质是铝合金和增强纤维的复合物，
所述拉杆材质是铝合金，
所述万向轮材质是短玻璃纤维增强塑料。
其中，所述箱壳的厚度为0.5mm~1mm。
所述护角的厚度为1.0mm~2.0mm，优选的，所述护角的厚度为1.2mm~2.0mm。
进一步的，所述箱壳材质和护角材质中，所述铝合金包括如下组分的重量份：
Si:0.1%~2%、Fe:0%~1.0%、Mg: 1~4%、Cr:0~0.5%、其他杂质元素＜0.1%、余量为铝。
进一步的，所述中框材质和拉杆材质中，所述铝合金包括如下组分的重量份：
Mg:0.1%~2.0%、Si: 0.2%~2.0%、其他杂质元素＜1%、余量为铝。
进一步的，所述增强纤维选自包括碳纤维或玻璃纤维。
进一步的，所述万向轮外部设有橡胶层。
本发明还提供了所述纤维增强铝合金拉杆箱的制作方法，包括以下步骤，
S1、先将铝合金板材加热至25~200℃，模具也加热至25~200℃，将铝合金板材放入模具中，冲压成型后，取出冷却，并在折弯模中折弯成箱壳形状，再将箱壳进行微弧氧化处理，表面粘贴增强纤维，再将箱壳放入真空热压设备中，加热加压固化；固化后的箱壳外表面喷漆，烘烤，完成箱壳成型；其中，箱壳与增强纤维粘贴方式可以是，箱壳和增强纤维，增强纤维、箱壳和增强纤维，箱壳、增强纤维和箱壳；
S2、先将铝合金板材剪切成预定形状，将铝合金板材放入冲压模具中，冷冲压成护角形状，取出冷却后进行微弧氧化处理，内侧面粘贴增强纤维，放入真空热压设备中，加热加压固化；固化后的护角外表面喷漆，烘烤，完成护角制作；
S3、将预定形状的铝合金型材放入折弯机，折弯成型，再用冲孔机在预定位置冲孔后，进行阳极氧化处理，得到中框；铝合金管材根据所需的长度、厚度制得拉杆；
S4、万向轮注塑成型，并在外部套入橡胶；
S5、将箱壳与中框连接，安装合页，组成箱体；再分别安装护角、万向轮和拉杆组成拉杆箱。
进一步的，步骤S1中，所述加热加压固化的条件为：压力为0.1~7MPa，温度为25~150℃，保压0.5~4h。
进一步的，步骤S2中，所述加热加压固化的条件为：压力为0.1~7MPa，温度为25~150℃，保压1~4h。
进一步的，步骤S4中，所述万向轮材质采用PP和40%~60%玻璃纤维颗粒的复合物，从而提高万向轮的机械强度。
进一步的，步骤S4中，所述万向轮注塑成型的温度为80~120℃。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明提供的纤维增强铝合金拉杆箱，刚性和强度高，重量轻，防护力好，能有效的保护拉杆箱内的物品，受到外力时不容易发生变形。
2、箱壳和护角的材质采用铝合金和增强纤维的复合物，增强纤维具有轻质的特性，使得箱体整体更加轻便，且增强纤维具有抗压强度较高、韧性强的特性，增加了箱体的整体抗压强度、整体韧性和抗冲击能力；增强纤维和铝合金的复合物组织结构更加致密，抗拉强度更强；边框采用铝合金材质，拉杆采用铝合金材质，万向轮采用短玻璃纤维增强塑料，进一步减轻了拉杆箱自身重量，增加的载重能力，可以携带托运更多的行李，同时保证了强度，有效保护了拉杆箱内物品的安全。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚的界定。
实施例1
本实施例提供了一种纤维增强镁合金拉杆箱，包括箱壳、中框、护角、拉杆和万向轮，箱壳材质是铝合金和增强纤维的复合物，
中框材质是铝合金，
护角材质是铝合金和增强纤维的复合物，
拉杆材质是铝合金，
万向轮材质是短玻璃纤维增强塑料。
其中，箱壳、护角材质中的铝合金包括如下组分的重量份：
Si:0.8%、Fe:0.1% 、Mn: 0.8%、Mg:3%、其他杂质元素均小于0.1%、余量为铝。
中框、拉杆材质中的铝合金包括如下组分的重量份：
Mg:0.5%、Si: 0.8%、其他杂质元素＜0.2%、余量为铝。
本实施例还提供了一种纤维增强铝合金拉杆箱的制作方法，包括以下步骤，
S1、先将铝合金板材加热至100℃，模具也加热至100℃，将铝合金板材放入模具中，冲压出筋位和孔洞后，取出冷却，并在折弯模中折弯成箱壳形状，再将箱壳进行微弧氧化处理，微弧氧化后膜厚30μm，微孔大小为5~20μm；将一层0.1mm厚的玻璃纤维预浸布和一层0.25mm厚的碳纤维预浸布依次贴在箱壳内侧表面，用滚轮碾平，纤维预浸布的粘接剂是环氧树脂和固化剂的混合物，其中，环氧树脂采用E51，固化剂选用TZ-550；然后放入预定的模具内，套入真空袋，整体抽真空后移入真空罐内，加温加压，温度为80℃，压力为3MPa，保持1小时后，随炉冷至室温后取出固化好的箱壳，固化好的箱壳外表面喷漆，烘烤，完成箱壳成型，箱壳厚度为0.75mm。
S2、先将铝合金板材剪切成护角所需形状，将铝合金板材放入冲压模具中，冷冲压成护角形状，成型后进行微弧氧化处理，微弧氧化后膜厚30μm，微孔大小为5~20μm；将一层0.25mm厚的碳纤维预浸布贴在镁合金护角内侧表面，用滚轮碾平，纤维预浸布的粘接剂是环氧树脂和固化剂的混合物，其中，环氧树脂采用E51，固化剂选用TZ-550；然后放入预定的模具内，套入真空袋，整体抽真空后移入真空罐内，加温加压，温度为80℃，压力为3MPa，保持1小时后，随炉冷至室温后取出固化好的护角，固化好的护角外表面进行喷漆，烘烤，完成护角成型，护角厚度为1mm。
S3、将预定形状的铝合金型材放入折弯机，型材截面为中框设计截面，折弯4次成型，再用冲孔机及相应的冲孔模具在预定位置冲孔后，进行阳极氧化处理，阳极氧化膜厚度为5-10μm，得到中框；阳极氧化处理后型材表面会有非常多而致密的孔隙，很容易吸附一些金属盐或染料，喷漆更加均匀美观，从而使型材表面形成丰富多彩的颜色，并提高耐腐蚀性。
将铝合金管材根据所需的长度、厚度设计成两节或三节的拉杆，拉杆上端有提手，材质为工程塑料，拉杆下端有塑料连接件，以便和箱体连接，塑料连接件注塑后和拉杆组装在一起。
S4、万向轮采用PP和40%~60%玻璃纤维颗粒的复合物，在100℃温度下，注塑入预定模具内分别成型万向轮的固定支撑和轮毂，并在轮毂外部套入圆环形耐磨橡胶；
S5、用铆钉机将箱壳与中框连接，安装合页，组成箱体；再分别安装护角、万向轮和拉杆组成拉杆箱。
实施例2
本实施例提供了一种纤维增强铝合金拉杆箱，包括箱壳、中框、护角、拉杆和万向轮，箱壳材质是铝合金和增强纤维的复合物，
中框材质是铝合金，
护角材质是铝合金和增强纤维的复合物，
拉杆材质是铝合金，
万向轮材质是短玻璃纤维增强塑料。
其中，箱壳、护角材质中的铝合金包括如下组分的重量份：
Si:0.2%、Fe:0.3% Mn: 0.5%,Mg:4% ,其他杂质元素均小于0.1%，余量为铝。
中框、拉杆材质中的铝合金包括如下组分的重量份：
Mg:0.5%、Si: 0.8%，其他杂质元素＜0.2%，余量为铝。
本实施例还提供了一种纤维增强镁合金拉杆箱的制作方法，包括以下步骤，
S1、先将镁合金板材加热至50℃，模具也加热至50℃，将镁合金板材放入模具中，冲压出筋位和孔洞后，取出冷却，并在折弯模中折弯成箱壳形状，再将箱壳进行微弧氧化处理，微弧氧化后膜厚30μm，微孔大小为5~20μm；将一层0.25mm厚的碳纤维预浸布贴在箱壳内侧表面，用滚轮碾平，纤维预浸布的粘接剂是环氧树脂和固化剂的混合物，其中，环氧树脂采用EL2，快速固化剂采用AT30；然后放入预定的模具内，套入真空袋，整体抽真空后移入真空罐内，加温加压，温度为80℃，压力为3MPa，保持1小时后，随炉冷至室温后取出固化好的箱壳，固化好的箱壳外表面喷漆，烘烤，完成箱壳成型，箱壳厚度为0.65mm。
S2、先将铝合金板材剪切成护角所需形状，将铝合金板材放入冲压模具中，冷冲压成护角形状，成型后进行微弧氧化处理，微弧氧化后膜厚30μm，微孔大小为5~20μm；将一层0.25mm厚的玻璃纤维预浸布贴在镁合金护角内侧表面，用滚轮碾平，纤维预浸布的粘接剂是环氧树脂和固化剂的混合物，其中，环氧树脂采用EL2，快速固化剂采用AT30；然后放入预定的模具内，套入真空袋，整体抽真空后移入真空罐内，加温加压，温度为80℃，压力为3MPa，保持1小时后，随炉冷至室温后取出固化好的护角，固化好的护角外表面进行喷漆，烘烤，完成护角成型，护角厚度为1.2mm。
S3、将预定形状的铝合金型材放入折弯机，型材截面为中框设计截面，折弯4次成型，再用冲孔机及相应的冲孔模具在预定位置冲孔后，进行阳极氧化处理，以搭配理想的颜色和抗腐蚀性，阳极氧化膜厚度为5-10μm，得到中框；
将铝合金管材根据所需的长度、厚度设计成两节或三节的拉杆，拉杆上端有提手，材质为工程塑料，拉杆下端有塑料连接件，以便和箱体连接，塑料连接件注塑后和拉杆组装在一起。
S4、万向轮采用PP和40%~60%玻璃纤维颗粒的复合物，在100℃温度下，注塑入预定模具内分别成型万向轮的固定支撑和轮毂，并在轮毂外部套入圆环形耐磨橡胶；
S5、用铆钉机将箱壳与中框连接，安装合页，组成箱体；再分别安装护角、万向轮和拉杆组成拉杆箱。
实施例3
本实施例提供了一种纤维增强镁合金拉杆箱，包括箱壳、中框、护角、拉杆和万向轮，箱壳材质是铝合金和增强纤维的复合物，
边框材质是铝合金，
护角材质是铝合金和增强纤维的复合物，
拉杆材质是铝合金，
万向轮材质是短玻璃纤维增强塑料。
其中，箱壳、护角材质中的铝合金包括如下组分的重量份：
Si:0.4%、Fe:0.1% Mn: 0.4%,Mg:2.5% ,其他杂质元素均小于0.1%，余量为铝。
中框、拉杆材质中的铝合金包括如下组分的重量份：
Mg:0.3%、Si: 0.7%、其他杂质元素＜0.2%、余量为铝。
本实施例还提供了一种纤维增强铝合金拉杆箱的制作方法，包括以下步骤，
S1、先将镁合金板材加热至150℃，模具也加热至150℃，将镁合金板材放入模具中，冲压出筋位和孔洞后，取出冷却，并在折弯模中折弯成箱壳形状，再将箱壳进行微弧氧化处理，微弧氧化后膜厚10μm，微孔大小为5~20μm；将两层0.25mm厚的碳纤维预浸布分别贴在箱壳内外侧表面，用滚轮碾平，纤维预浸布的粘接剂是环氧树脂和固化剂的混合物，其中，环氧树脂采用197E#，固化剂选用AT30；然后放入预定的模具内，套入真空袋，整体抽真空后移入真空罐内，加温加压，温度为150℃，压力为3MPa，保持0.5小时后，随炉冷至室温后取出固化好的箱壳，固化好的箱壳外表面喷漆，再进行烘烤，完成箱壳成型，箱壳厚度为0.8mm。
S2、先将铝合金板材剪切成护角所需形状，将铝合金板材放入冲压模具中，冷冲压成护角形状，成型后进行微弧氧化处理，微弧氧化后膜厚10μm，微孔大小为5~20μm；将一层0.25mm厚的碳纤维预浸布贴在镁合金护角内侧表面，用滚轮碾平，纤维预浸布的粘接剂是环氧树脂和固化剂的混合物，其中，环氧树脂采用197E#，固化剂选用AT30；然后放入预定的模具内，套入真空袋，整体抽真空后移入真空罐内，加温加压，温度为150℃，压力为34MPa，保持0.5小时后，随炉冷至室温后取出固化好的护角，固化好的护角外表面进行喷漆，烘烤，完成护角成型，护角厚度为1.2mm。
S3、将预定形状的铝合金型材放入折弯机，型材截面为中框设计截面，折弯4次成型，再用冲孔机及相应的冲孔模具在预定位置冲孔后，进行阳极氧化处理，以搭配理想的颜色和抗腐蚀性，阳极氧化膜厚度为5-10μm，得到中框；
将铝合金管材根据所需的长度、厚度设计成两节或三节的拉杆，拉杆上端有提手，材质为工程塑料，拉杆下端有塑料连接件，以便和箱体连接，塑料连接件注塑后和拉杆组装在一起。
S4、万向轮采用PP和40%~60%玻璃纤维颗粒的复合物，在100℃温度下，注塑入预定模具内分别成型万向轮的固定支撑和轮毂，并在轮毂外部套入圆环形耐磨橡胶；
S5、用铆钉机将箱壳与中框连接，安装合页，组成箱体；再分别安装护角、万向轮和拉杆组成拉杆箱。
将常规的铝合金行李箱与实施例1-3的纤维增强铝合金拉杆箱的性能参数详见下
表：
| 参数 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 铝合金箱 |
| 箱体厚度（mm） | 0.75 | 0.65 | 0.8 | 0.8 |
| 拉伸强度（MPa） | 500 | 450 | 560 | 260 |
| 弹性模量（GPa） | 85 | 80 | 90 | 75 |
| 箱体密度（g/ cm<sup>3</sup>） | 2.28 | 2.35 | 2.13 | 2.7 |
| 整箱重量（Kg） | 3.8 | 3.6 | 3.4 | 4.2 |
从上表可看出，本发明提供的纤维增强铝合金拉杆箱在防护力（即拉伸强度、弹性模量）上，明显高于铝合金行李箱，而密度较铝合金箱体下降10%~25%，在整箱重量上，明显轻于铝合金行李箱。
本发明中，箱壳和护角的材质采用铝合金和增强纤维的复合物，增强纤维具有轻质的特性，使得箱体整体更加轻便，且增强纤维具有抗压强度较高、韧性强的特性，增加了箱体的整体抗压强度、整体韧性和抗冲击能力；增强纤维和铝合金的复合物组织结构更加致密，抗拉强度更强；边框采用铝合金材质，拉杆采用铝合金材质，万向轮采用短玻璃纤维增强塑料，进一步减轻了拉杆箱自身重量，增加的载重能力，可以携带托运更多的行李，同时保证了强度，有效保护了拉杆箱内物品的安全。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容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 (10)
1.一种纤维增强铝合金拉杆箱，其特征在于，包括箱壳、中框、护角、拉杆和万向轮，所述箱壳材质是铝合金和增强纤维的复合物，
所述中框材质是铝合金，
所述护角材质是铝合金和增强纤维的复合物，
所述拉杆材质是铝合金，
所述万向轮材质是短玻璃纤维增强塑料。
2.根据权利要求1所述的纤维增强铝合金拉杆箱，其特征在于，所述箱壳材质和护角材质中，所述铝合金包括如下组分的重量份：
Si:0.1%~2%、Fe:0%~1.0%、Mg: 1~4%、Cr:0~0.5%、其他杂质元素＜0.1%、余量为铝。
3.根据权利要求1所述的纤维增强铝合金拉杆箱，其特征在于，所述中框材质和拉杆材质中，所述铝合金包括如下组分的重量份：
Mg:0.1%~2.0%、Si: 0.2%~2.0%、其他杂质元素＜1%、余量为铝。
4.根据权利要求1所述的纤维增强铝合金拉杆箱，其特征在于，所述增强纤维选自包括碳纤维或玻璃纤维。
5.根据权利要求1所述的纤维增强铝合金拉杆箱，其特征在于，所述万向轮外部设有橡胶层。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的纤维增强铝合金拉杆箱的制作方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1、先将铝合金板材加热至25~200℃，模具也加热至25~200℃，将铝合金板材放入模具中，冲压成型后，取出冷却，并在折弯模中折弯成箱壳形状，再将箱壳进行微弧氧化处理，表面粘贴增强纤维，再将箱壳放入真空热压设备中，加热加压固化；固化后的箱壳外表面喷漆，烘烤，完成箱壳成型；
S2、先将铝合金板材剪切成预定形状，将铝合金板材放入冲压模具中，冷冲压成护角形状，成型后进行微弧氧化处理，内侧面粘贴增强纤维，放入真空热压设备中，加热加压固化；固化后的护角外表面喷漆，烘烤，完成护角制作；
S3、将预定形状的铝合金型材放入折弯机，折弯成型，再用冲孔机在预定位置冲孔后，进行阳极氧化处理，得到中框；铝合金管材根据所需的长度、厚度制得拉杆；
S4、万向轮注塑成型，并在外部套入橡胶；
S5、将箱壳与中框连接，安装合页，组成箱体；再分别安装护角、万向轮和拉杆组成拉杆箱。
7.根据权利要求6所述的纤维增强铝合金拉杆箱的制作方法，其特征在于，步骤S1中，所述加热加压固化的条件为：压力为0.1~7MPa，温度为25~150℃，保压0.5~4h。
8.根据权利要求6所述的纤维增强铝合金拉杆箱的制作方法，其特征在于，步骤S2中，所述加热加压固化的条件为：压力为0.1~7MPa，温度为25~150℃，保压1~4h。
9.根据权利要求6所述的纤维增强铝合金拉杆箱的制作方法，其特征在于，步骤S4中，所述万向轮材质采用PP和40%~60%玻璃纤维颗粒的复合物。
10.根据权利要求6所述的纤维增强铝合金拉杆箱的制作方法，其特征在于，步骤S4中，所述万向轮注塑成型的温度为80~120℃。
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