CN113858661A - 一种复合材料螺旋弹簧的制备方法及设备 - Google Patents

一种复合材料螺旋弹簧的制备方法及设备 Download PDF

Info

Publication number
CN113858661A
CN113858661A CN202111163908.0A CN202111163908A CN113858661A CN 113858661 A CN113858661 A CN 113858661A CN 202111163908 A CN202111163908 A CN 202111163908A CN 113858661 A CN113858661 A CN 113858661A
Authority
CN
China
Prior art keywords
semi
fiber
core
wire
resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111163908.0A
Other languages
English (en)
Inventor
潘文喆
杨廷西
黄展辅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zengcheng Huachang Plastic Hardware Mould Co ltd
Original Assignee
Zengcheng Huachang Plastic Hardware Mould Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zengcheng Huachang Plastic Hardware Mould Co ltd filed Critical Zengcheng Huachang Plastic Hardware Mould Co ltd
Priority to CN202111163908.0A priority Critical patent/CN113858661A/zh
Publication of CN113858661A publication Critical patent/CN113858661A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/50Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
    • B29C70/52Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/76Cores
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/50Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
    • B29C70/52Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die
    • B29C70/525Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/54Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/545Perforating, cutting or machining during or after moulding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B29C70/70Completely encapsulating inserts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/774Springs
    • B29L2031/7742Springs helical springs

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

一种复合材料螺旋弹簧的制备方法及设备,包括可熔芯线、多层缠绕装置、编织装置、拉挤模具、牵引装置、可熔芯模、固化烤箱、熔化烤箱、芯模铸造模具和芯线拉挤模具,在可熔芯线上先缠绕包裹层,再编织形成编织层,进入拉挤模具,使树脂和纤维材料更加密实,编织层固化,再牵引送入可熔芯模,在可熔芯模内固紧,然后一起送入固化烤箱,在固化烤箱内进一步固化,然后送入熔化烤箱,进一步加热升温,将可熔芯模和可熔芯线熔融形成金属流体,金属流体一部分送入芯模铸造模具重新铸造成可熔芯模,另一部分送入芯线拉挤模具成型可熔芯线,开模后取出产品,经余料切除、磨平,得到成品。本发明自动化程度高,生产效率高,生产成本低,制品减重显著,耐磨耐用。

Description

一种复合材料螺旋弹簧的制备方法及设备
技术领域
本发明涉及一种复合材料螺旋弹簧的制备方法及设备,尤其涉及一种车用悬架复合材料螺旋弹簧的制备方法及设备。
背景技术
车用悬架螺旋弹簧轻量化的实现途径主要有结构优化和材料替换。结构优化即通过改进其结构达到轻量化的目的,具体实现方式主要是基于有限元方法并使用多种优化工具获得最佳轻量化结构形式,该方式已经优化至极限。而材料替换则是通过使用高性能先进轻质材料来替代普通金属材料来实现降低重量的目的,如高强度钢和复合材料等。
复合材料螺旋弹簧主要由各种纤维或纤维织物、树脂及各种助剂等组成,具有优异的机械性能、热稳定性、耐化学防腐性,且重量较轻(同体积复合材料螺旋弹簧比钢质螺旋弹簧减重40~75%),复合材料螺旋弹簧在应用上具有非常广阔的前景。
复合材料螺旋弹簧因其材料和生产方法与金属弹簧完全不同,金属弹簧的生产设备不再适用;若采用手工生产制造复合材料螺旋弹簧,存在生产效率低,成型后存在应力集中、表面粗糙、人为差异大等不良问题。由此可见,复合材料螺旋弹簧的批量生产亟需研发生产效率高、自动化程度高的生产设备及生产方法。
发明内容
为了解决上述的技术问题,本发明提供了一种复合材料螺旋弹簧的制备方法及设备。
为了解决上述技术问题,本发明采取以下技术方案:
一种复合材料螺旋弹簧的制备方法,包括以下步骤:
S1,选择一种芯线作为簧丝芯部,该芯线为低熔点合金;
S2,在芯线表面,采用纤维材料按照设定角度和设定方向,在芯线表面缠绕形成若干层纤维包裹层,得到簧丝半成品A,纤维材料预浸树脂;
S3,选用纤维带在簧丝半成品A外表面编织形成编织层,将具有编织层的簧丝半成品A送入拉挤模具中,得到簧丝半成品B;其中,纤维带浸渍树脂或弹性流体材料;当浸渍树脂时,进入步骤S4;当浸渍弹性流体材料时,进入步骤S5;当纤维带预浸弹性流体材料时,弹性流体材料在拉挤模具中固化成型后形成一层弹性保护膜;
S4,纤维带预浸树脂情况下,编织层和纤维包裹层在拉挤模具中受热进一步挤压,且在获得的簧丝半成品B上套上一个弹性保护管,对弹性保护管加热,使弹性保护管受热收缩包裹着簧丝半成品B,按照设定长度切割得到第一簧丝半成品C,进入步骤S6;
S5,纤维带预浸弹性流体材料时,编织层在拉挤模具中受热固化,将簧丝半成品B送入芯模内并夹紧,放置好后切割得到设定长度的第二簧丝半成品C,进入步骤S7;
S6,将第一簧丝半成品C送入芯模内并夹紧,制得簧丝半成品D,进入步骤S7;
S7,将第二簧丝半成品C或簧丝半成品D送入固化烤箱,升温至设定的固化温度,就制得螺旋弹簧半成品E;
S8,将螺旋弹簧半成品E送入熔化烤箱,将温度升至芯模的熔化温度,使芯线和芯模熔化,纤维材料、纤维带、弹性保护管的熔化温度都高于芯线和芯模的熔化温度,芯线和芯模熔化形成金属熔体,金属熔体一部分流入芯模铸造模具重新铸成芯模,另一部分流入芯线的拉挤模具重新制得芯线,制得螺旋弹簧半成品F;
S9,对螺旋弹簧半成品F进行余料切除和处理,得到成品的车用悬架复合材料螺旋弹簧。
所述步骤S2中,纤维材料预浸树脂,为全部纤维材料先浸渍树脂;或者是纤维材料在缠绕到芯线的过程中,一边浸渍树脂一边缠绕到芯线上。
所述纤维材料为玻璃纤维、碳纤维、超高密度聚乙烯纤维、玄武石纤维以及凯夫拉之中的一种或者几种混合使用。
所述步骤S2中,按照设定角度和方式,是指纤维材料与芯线之间形成一夹角角度,并且按照先顺时针缠绕一层后再逆时针缠绕一层,或者先逆时针缠绕一层后再顺时针缠绕一层的方式交替缠绕。
所述芯线表面缠绕纤维材料形成包裹层后,从上往下从锥形长孔中穿过,被锥形长孔挤压,往上排出多余树脂和气泡。
所述步骤S3中,采用纤维带进行编织时,纤维带先浸渍树脂,或者一边浸渍树脂一边编织在簧丝半成品A上。
所述树脂选用不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂或呋喃树脂。
所述弹性流体材料为天然橡胶、合成橡胶、热塑性树脂、低温固化的环氧树脂或热塑性硅树脂。
所述弹性保护管选取PVC、PET、PU、自天然橡胶、合成橡胶、环氧树脂和热塑性硅树脂;芯模材质为水溶性模、低熔点合金模、组合式金属模、气体辅助橡胶模、石腊模、砂型模或者螺槽金属。
一种复合材料螺旋弹簧的制备设备,包括依次排布的:
可熔芯线,作为缠绕主体;
多层缠绕装置,用于放置纤维材料,并且将纤维材料缠绕在可熔芯线表面,形成包裹层;
编织装置,用于输送纤维带在包裹层上再编织形成编织层;
拉挤模具,用于拉挤成型;
牵引装置,用于将簧丝牵引到指定位置;
可熔芯模,用于放置拉挤成型后的半成品;
固化烤箱,用于将放置有半成品的可熔芯模一起升温固化;
熔化烤箱,用于加热升温,使可熔芯模和可熔芯线熔融,形成金属流体;
芯模铸造模具,用于将熔融的金属流体重新铸造成可熔芯模;
芯线拉挤模具,用于将金属流体重新拉挤成型为可熔芯线。
本发明利用可循环利用的可熔芯线和可熔芯模,既保证能够顺利的制备形成螺旋弹簧产品,又能够在后期进行升温熔化,再次循环利用,节省生产成本,整个制备工序简洁,自动化处理,制备得到的产品表面质量好,减重显著,具有较高的耐磨性能。
附图说明
图1是本发明生产设备的整体示意图;
图2是本发明多层缠绕装置的结构示意图;
图3是本发明外层编织装置及拉挤模具的结构示意图;
图4是本发明牵引装置及芯模的结构示意图;
图5是本发明固化烤箱和熔化烤箱的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,如果有涉及到的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接。可以是机械连接,也可以是电连接。可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如附图1-5所示,本发明提供了一种复合材料螺旋弹簧的制备设备,包括:多层缠绕装置1,用于在芯线表面缠绕形成纤维包裹层;编织装置2,用于在纤维包裹层表面编织形成纤维编织层;拉挤模具205,用于拉挤成型,形成弹性保护套,将芯线和纤维包裹层包裹在内;牵引装置3,用于将簧丝牵引到指定位置;可熔芯模4,用于放置簧丝;固化烤箱5,用于成型固化;熔化烤箱6,用于加热升温,并使芯线和芯模熔融流出;芯模铸造模具601,用于将熔融的芯模再次铸造为新的芯模,进行循环利用。其中挤挤模具、牵引装置、芯模铸造模具、固化烤箱、熔化烤箱均为现有公知设备,其结构特点都是公知常识,在此不再详细赘述。
牵引装置,比如可为相应的输送带,将簧丝牵引向前输送。拉挤模具,可以根据需要大小形状,进行选择,拉挤模具包括模体和内部的簧丝通道,使簧丝在经过拉挤模具时被挤压成型为相应的形状,并且进行成型,如对拉挤模具加热,可进行一定的固化成型。而芯模铸造模具同样,可根据相应的芯模形状进行灵活选定。
设置一个导机构102,该导轮机构102夹紧可熔芯线101并且防止其扭转,导轮旋转把可熔芯线101输送到多层缠绕装置1。在进入多层缠绕装置1之前,可熔芯线表面涂覆一层耐高温脱模剂103,有利于芯线熔化脱落。
多层缠绕装置包括多个竖直方向布置的缠绕组件,缠绕组件包括一个锥形料斗106、转盘107、滚卷108及导向器109,转盘与电机连接,通过电机带动转盘转动。滚卷108及导向器109安装在转盘107上跟随转盘同步转动,转盘107又安装在锥形料斗106上方区域,转盘107带动滚卷108和导向器109一起围绕芯线101旋转,实现把纤维束104按设定角度缠绕到芯线101外面。
编织装置2包括一个锥形料斗201、若干个纤维带的编织滚卷202,通过编织滚卷202将纤维束编织在半成品上。
可设置一个传送带,将可熔芯模进行传送,进入固化烤箱、熔化烤箱,并且可设置相应的通道,将可熔芯模熔融后形成的金属流体直接流到芯模铸造模具和芯线拉挤模具中,实现自动化处理。
对于具体的制备方法,本发明有两种实施例。
实施例一
一种复合材料螺旋弹簧的制备方法,包括以下步骤:
S1,选择一种芯线作为簧丝芯部,该芯线为低熔点合金。本实施例中,使用锡铋合金,其熔点较低、价格便宜、在使用过程中对操作者无毒无害的低熔点合金,在复合材料螺旋弹簧固化成型之后继续升高温度从而可以完全脱落流出。
S2,在芯线表面,采用纤维材料按照设定角度和设定方向,在芯线表面缠绕形成若干层纤维包裹层,得到簧丝半成品A,纤维材料预浸树脂,可以是提前已经预浸了树脂,也可以一边预浸树脂一边缠绕。纤维材料选用玻璃纤维、碳纤维、超高密度聚乙烯纤维、玄武石纤维以及凯夫拉之中的一种或者几种混合使用,本发明优选使用玻璃纤维。树脂可选用不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂或者呋喃树脂,本发明优选使用环氧树脂。
具体地为:芯线101从上到下地穿过竖立布置的多层缠绕装置1的中心。多层缠绕装置1在芯线101外面按45°顺时针缠绕一层、45°逆时针缠绕一层,依次重复缠绕包裹若干层纤维束104。所述的纤维束104一边缠绕一边预浸环氧树脂105。多层缠绕装置包括多个缠绕组件,缠绕组件包括一个锥形料斗106、转盘107、滚卷108及导向器109,转盘与电机连接,通过电机带动转盘转动。滚卷108及导向器109安装在转盘107上跟随转盘同步转动,转盘107又安装在锥形料斗106上方区域,转盘107带动滚卷108和导向器109一起围绕芯线101旋转,实现把纤维束104按设定角度缠绕到芯线101外面。每个锥形料斗106的出口处都设有一个上大下小的锥形长孔110,缠绕了纤维束104的芯线从该孔中穿过,该孔把纤维束104和环氧树脂105挤压得更加密实,往上排出多余树脂和气泡。这样就制得芯线外面缠绕包裹若干层纤维束的簧丝半成品A。
S3,选用纤维带在簧丝半成品A外表面编织形成编织层203,纤维带浸一边预浸环氧树脂204,一边编织,簧丝半成品A及编织层一起拉入拉挤模具3。在拉挤模具中,树脂随着温度升高而降低粘度,对纤维束或者纤维带浸渍效果进一步加强,纤维在拉挤过程中也更加密实,制得簧丝半成品B。形成包裹层的纤维材料都被限制在编织层203内,这样有利于提高复合材料螺旋弹簧的强度,也有利于延长复合材料螺旋弹簧的使用寿命。
S4,在获得的簧丝半成品B上套上一个弹性保护管401,把弹性保护管401烘烤加热,弹性保护管受热发生热收缩,紧紧地包裹住簧丝半成品B,牵引装置4把弹性保护管401和簧丝半成品B一起夹住牵引一定距离,再切断簧丝半成品B,从而制得第一簧丝半成品C,再进入步骤S6。
S6,将第一簧丝半成品C送入芯模内并夹紧,制得簧丝半成品D。具体操作为:把第一簧丝半成品C放入芯模4一端的定位凹槽402里,用一个夹持机构403夹紧,通过数控机构使簧丝半成品C铺设在螺旋凹槽404里,再用另一个夹持机构405把簧丝半成品C夹紧在芯模另一端的定位凹槽406里,从而制得簧丝半成品D。铺设在芯模螺旋凹槽里的簧丝半成品D由于在受到缠绕张紧力时两端分别被夹持机构夹紧,这样使之持续保持较大的张紧力。此处的夹持机构405,可为公知的夹具,或者其他能够夹紧的工具。芯模4两端的定位凹槽402、定位凹槽406结构一致,仅是所在位置不同,为了方便描述而定义。
S7,将簧丝半成品D送入固化烤箱,升温至设定的固化温度,使得编织层和纤维包裹层都得到固化,就制得螺旋弹簧半成品E。外层弹性保护管401把其内部的纤维材料、纤维带和环氧树脂都包裹在内部,环氧树脂不会流失,从而减少空隙和毛边,使其固化密度更高,制得螺旋弹簧半成品E。
S8,将螺旋弹簧半成品E送入熔化烤箱,将温度升至芯模的熔化温度,使芯线和芯模熔化,纤维材料、纤维带、弹性保护管的熔化温度都高于芯线和芯模的熔化温度,芯线和芯模熔化形成金属熔体,金属熔体一部分流入芯模铸造模具重新铸成芯模,另一部分流入芯线的拉挤模具重新制得芯线,制得螺旋弹簧半成品F。
S9,取出螺旋弹簧半成品F,切除两端余料,根据需要把两端端面磨平,从而制得车用悬架复合材料螺旋弹簧7。
然后新铸造的可熔芯模又拿到前面去用于放置缠绕固定第一簧丝半成品C;重新制备得到的可熔芯线又被引导进入导轮机构102。如此重复循环使用。
实施例二
实施例二与实施例一的主要不同在于,在编织工序中的纤维带,预浸了弹性流体材料。
一种复合材料螺旋弹簧的制备方法,包括以下步骤:
S1,选择锡铋合金作为芯线,用于形成簧丝芯部。
S2,在芯线表面,采用纤维材料按照设定角度和设定方向,在芯线表面缠绕形成若干层纤维包裹层,得到簧丝半成品A,纤维材料预浸树脂,可以是提前已经预浸了树脂,也可以一边缠绕一边预浸树脂。纤维材料选用玻璃纤维。树脂使用环氧树脂。
S3,选用纤维带在簧丝半成品A外表面编织形成编织层203,纤维带浸一边预浸弹性流体材料204,一边编织,簧丝半成品A及编织层一起拉入拉挤模具3。纤维带在编织之前预浸固化温度低的弹性流体材料204,簧丝半成品A及编织层一起拉入拉挤模具205。在拉挤模具205中,该层弹性流体材料204与编织层203一起固化成型,形成一层弹性保护膜206,与此同时其内部的环氧树脂随着温度升高而降低粘度,对纤维材料的浸渍效果进一步加强,这样就制得簧丝半成品B,进入步骤S5。
S5,将簧丝半成品B送入芯模内并夹紧,放置好后切割得到设定长度的第二簧丝半成品C。具体为:通过牵引装置3把簧丝半成品B牵引到芯模401一端的定位凹槽402里,用一个夹持机构403夹紧,数控机构转动芯模401,使簧丝半成品B铺设在螺旋凹槽404里,再用另一个夹持机构405把簧丝半成品B夹紧在芯模另一端的定位凹槽406里,之后,切断簧丝半成品B,从而制得设定长度的第二簧丝半成品C。铺设在芯模螺旋凹槽里的簧丝半成品C由于在受到缠绕张紧力且两端分别被夹持机构夹紧的情况下才切断的,使之持续保持较大的张紧力,使其内部纤维不会松弛和偏移。
S7,将第二簧丝半成品C和芯模一起送入固化烤箱,升温至设定的固化温度,使纤维包裹层进一步固化,就制得螺旋弹簧半成品E。在固化过程中,弹性保护膜206把其内部的纤维带和环氧树脂都包裹在内部,环氧树脂不会流失,从而减少空隙和毛边。这样就制得螺旋弹簧半成品E。
S8,将螺旋弹簧半成品E送入熔化烤箱,将温度升至芯模的熔化温度,使芯线和芯模熔化,纤维材料、纤维带、弹性保护管的熔化温度都高于芯线和芯模的熔化温度,芯线和芯模熔化形成金属熔体,金属熔体一部分流入芯模铸造模具重新铸成芯模,另一部分流入芯线的拉挤模具重新制得芯线,制得螺旋弹簧半成品F。
S9,取出螺旋弹簧半成品F,切除两端余料,根据需要把两端端面磨平,从而制得车用悬架复合材料螺旋弹簧7。
然后新铸造的可熔芯模又拿到前面去用于放置缠绕固定第一簧丝半成品C;重新制备得到的可熔芯线又被引导进入导轮机构102。如此重复循环使用。
本发明通过以上两种实施例,一个是在编织过程中,直接将纤维带预浸树脂,然后套上一个独立的弹性保护管;一个是在编织过程中,将纤维带预浸弹性流体材料,拉挤固化形成一层弹性保护膜。通过以上制备方法,整体操作简洁,其中芯线和芯模都能够循环利用,降低生产成本。
需要说明的是,以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,但是凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合材料螺旋弹簧的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,选择一种芯线作为簧丝芯部,该芯线为低熔点合金;
S2,在芯线表面,采用纤维材料按照设定角度和设定方向,在芯线表面缠绕形成若干层纤维包裹层,得到簧丝半成品A,纤维材料预浸树脂;
S3,选用纤维带在簧丝半成品A外表面编织形成编织层,将具有编织层的簧丝半成品A送入拉挤模具中,得到簧丝半成品B;其中,纤维带浸渍树脂或弹性流体材料;当浸渍树脂时,进入步骤S4;当浸渍弹性流体材料时,进入步骤S5;当纤维带预浸弹性流体材料时,弹性流体材料在拉挤模具中固化成型后形成一层弹性保护膜;
S4,纤维带预浸树脂情况下,编织层和纤维包裹层在拉挤模具中受热进一步挤压,且在获得的簧丝半成品B上套上一个弹性保护管,对弹性保护管加热,使弹性保护管受热收缩包裹着簧丝半成品B,按照设定长度切割得到第一簧丝半成品C,进入步骤S6;
S5,纤维带预浸弹性流体材料时,编织层在拉挤模具中受热固化,将簧丝半成品B送入芯模内并夹紧,放置好后切割得到设定长度的第二簧丝半成品C,进入步骤S7;
S6,将第一簧丝半成品C送入芯模内并夹紧,制得簧丝半成品D,进入步骤S7;
S7,将第二簧丝半成品C或簧丝半成品D送入固化烤箱,升温至设定的固化温度,就制得螺旋弹簧半成品E;
S8,将螺旋弹簧半成品E送入熔化烤箱,将温度升至芯模的熔化温度,使芯线和芯模熔化,纤维材料、纤维带、弹性保护管的熔化温度都高于芯线和芯模的熔化温度,芯线和芯模熔化形成金属熔体,金属熔体一部分流入芯模铸造模具重新铸成芯模,另一部分流入芯线的拉挤模具重新制得芯线,制得螺旋弹簧半成品F;
S9,对螺旋弹簧半成品F进行余料切除和处理,得到成品的车用悬架复合材料螺旋弹簧。
2.根据权利要求1所述的复合材料螺旋弹簧的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中,纤维材料预浸树脂,为全部纤维材料先浸渍树脂;或者是纤维材料在缠绕到芯线的过程中,一边浸渍树脂一边缠绕到芯线上。
3.根据权利要求2所述的复合材料螺旋弹簧的制备方法,其特征在于,所述纤维材料为玻璃纤维、碳纤维、超高密度聚乙烯纤维、玄武石纤维以及凯夫拉之中的一种或者几种混合使用。
4.根据权利要求3所述的复合材料螺旋弹簧的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中,按照设定角度和方式,是指纤维材料与芯线之间形成一夹角角度,并且按照先顺时针缠绕一层后再逆时针缠绕一层,或者先逆时针缠绕一层后再顺时针缠绕一层的方式交替缠绕。
5.根据权利要求4所述的复合材料螺旋弹簧的制备方法,其特征在于,所述芯线表面缠绕纤维材料形成包裹层后,从上往下从锥形长孔中穿过,被锥形长孔挤压,往上排出多余树脂和气泡。
6.根据权利要求1所述的复合材料螺旋弹簧的制备方法,其特征在于,所述步骤S3中,采用纤维带进行编织时,纤维带先浸渍树脂,或者一边浸渍树脂一边编织在簧丝半成品A上。
7.根据权利要求1所述的复合材料螺旋弹簧的制备方法,其特征在于,所述树脂选用不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂或呋喃树脂。
8.根据权利要求1所述的复合材料螺旋弹簧的制备方法,其特征在于,所述弹性流体材料为天然橡胶、合成橡胶、热塑性树脂、低温固化的环氧树脂或热塑性硅树脂。
9.根据权利要求1所述的复合材料螺旋弹簧的制备方法,其特征在于,所述弹性保护管选取PVC、PET、PU、自天然橡胶、合成橡胶、环氧树脂和热塑性硅树脂;芯模材质为水溶性模、低熔点合金模、组合式金属模、气体辅助橡胶模、石腊模、砂型模或者螺槽金属。
10.一种复合材料螺旋弹簧的制备设备,其特征在于,包括依次排布的:
可熔芯线,作为缠绕主体;
多层缠绕装置,用于放置纤维材料,并且将纤维材料缠绕在可熔芯线表面,形成包裹层;
编织装置,用于输送纤维带在包裹层上再编织形成编织层;
拉挤模具,用于拉挤成型;
牵引装置,用于将簧丝牵引到指定位置;
可熔芯模,用于放置拉挤成型后的半成品;
固化烤箱,用于将放置有半成品的可熔芯模一起升温固化;
熔化烤箱,用于加热升温,使可熔芯模和可熔芯线熔融,形成金属流体;
芯模铸造模具,用于将熔融的金属流体重新铸造成可熔芯模;
芯线拉挤模具,用于将金属流体重新拉挤成型为可熔芯线。
CN202111163908.0A 2021-09-30 2021-09-30 一种复合材料螺旋弹簧的制备方法及设备 Pending CN113858661A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111163908.0A CN113858661A (zh) 2021-09-30 2021-09-30 一种复合材料螺旋弹簧的制备方法及设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111163908.0A CN113858661A (zh) 2021-09-30 2021-09-30 一种复合材料螺旋弹簧的制备方法及设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113858661A true CN113858661A (zh) 2021-12-31

Family

ID=79001382

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111163908.0A Pending CN113858661A (zh) 2021-09-30 2021-09-30 一种复合材料螺旋弹簧的制备方法及设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113858661A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116872516A (zh) * 2023-09-04 2023-10-13 北京玻钢院复合材料有限公司 一种螺旋型复合材料连续化生产装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116872516A (zh) * 2023-09-04 2023-10-13 北京玻钢院复合材料有限公司 一种螺旋型复合材料连续化生产装置
CN116872516B (zh) * 2023-09-04 2023-12-26 北京玻钢院复合材料有限公司 一种螺旋型复合材料连续化生产装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0579163B1 (en) Structural element formed of a fiber reinforced thermoplastic material and method of manufacture
EP2376272B1 (en) Method of moulding fibre reinforced theromplastic composite tubes
US5520867A (en) Method of manufaturing a resin structure reinforced with long fibers
JP5774465B2 (ja) 繊維強化プラスチック製テープの製造方法およびそれに用いる製造装置
JP3584065B2 (ja) 長繊維強化樹脂構造物の製造装置及び製造方法
KR20140015462A (ko) 연속 섬유 보강된 열가소성 봉 및 그를 제조하기 위한 인발 방법
KR20140027252A (ko) 송전 케이블용 복합체 코어
KR102334459B1 (ko) 연속섬유 보강 열가소성 수지 복합재료 및 그 제조방법
JPH0358894B1 (zh)
US20150017416A1 (en) Composite Tapes and Rods Having Embedded Sensing Elements
CN113858661A (zh) 一种复合材料螺旋弹簧的制备方法及设备
WO2015006417A1 (en) Composite rod having abrasion resistant capping
EP0148834B1 (en) Method and apparatus for making braided reinforced hose
JP5608818B2 (ja) 炭素繊維複合材料およびそれを用いてなる成形品、ならびにそれらの製造方法
JP3620103B2 (ja) 樹脂被覆補強繊維糸の製造方法
CN113977987A (zh) 一种复合材料螺旋弹簧的生产方法及设备
KR101517477B1 (ko) 직접함침법 및 더블 벨트 프레스 장치를 이용한 연속 섬유 강화 폴리유산 복합소재의 제조방법 및 제조장치
CN112659591A (zh) 一种连续编织缠绕拉挤热塑性复合材料管材及其制造方法
JP6526495B2 (ja) パイプ成形品の製造方法
CN108638530B (zh) 一步法制备三明治夹芯结构复合材料注塑成型装置及方法
JP2018149769A (ja) 繊維強化樹脂部材の製造装置および繊維強化樹脂部材の製造方法
CN113829641A (zh) 一种连续纤维增强热塑性树脂复合材料螺旋肋筋的制备装置及方法
CN214419655U (zh) 一种拉挤模压成型设备
JPH0911354A (ja) 繊維強化熱可塑性樹脂複合管の製造方法
CN114131981A (zh) 钢筋棒体的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination