本发明专利技术涉及基于超声波振动辅助FSAE赛车上碳纤维管与铝接头(独立悬架系统中的双横臂结构)胶连接的工艺与超声波辅助粘接的装置。该工艺流程包括夹具安装、零件去污洗、清水洗、丙酮洗、涂胶、旋合、定位夹紧、超声波振动、常温固化。该超声波振动辅助粘胶的装置主要由气泵、气缸、超声波发生器、超声波换能器、超声振动工具头、夹具组成，其中：超声波发生器把市电转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号，驱动超声波换能器工作；超声波换能器将高频交流电信号转变为超声波振动，变幅杆将机械振动幅值放大后传送到超声工具头。本发明专利技术工艺流程完整规范、稳定可靠、效率高、实用性强，发明专利技术装置易于操作、合理可靠、适用范围广。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及基于超声波振动辅助FSAE赛车上碳纤维管与铝接头(独立悬架系统中的双横臂结构)胶连接的工艺与超声波辅助粘接的装置。该工艺流程包括夹具安装、零件去污洗、清水洗、丙酮洗、涂胶、旋合、定位夹紧、超声波振动、常温固化。该超声波振动辅助粘胶的装置主要由气泵、气缸、超声波发生器、超声波换能器、超声振动工具头、夹具组成，其中：超声波发生器把市电转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号，驱动超声波换能器工作；超声波换能器将高频交流电信号转变为超声波振动，变幅杆将机械振动幅值放大后传送到超声工具头。本专利技术工艺流程完整规范、稳定可靠、效率高、实用性强，专利技术装置易于操作、合理可靠、适用范围广。【专利说明】超声波振动辅助碳纤维悬架横臂胶连接工艺及装置
本专利技术属于FSAE赛车上独立悬架系统中碳纤维双横臂的胶连接工艺，具体涉及一种基于超声波振动下辅助碳纤维管与铝接头胶连接的粘胶工艺与超声波振动辅助粘胶 目.ο
技术介绍
随着我国汽车行业的迅速发展和人民生活品质的提高，各式各样的赛车运动相继产生，赛车文化逐渐进入人们的生活。2010年，中国举办了首届大学生方程式(FSAE)赛车比赛，很多高校相继展开了对于FSAE赛车的研宄、制造与调试。对于方程式赛车而言，整车重量是衡量整车设计水平的一个重要因素。而FSAE赛车为了控制整车重量，在很多部件中开始应用碳纤维，一些高设计水平赛车的整备质量可以低到150kg左右。 碳纤维复合材料是由碳纤维与基体材料通过某种复合方式被组合而成的新型材料，碳纤维复合材料不仅保持了原材料的特点，还具有单一材料所没有的特性: (I)较高比模量和比强度，在同等受力条件下，使用碳纤维复合材料可以大大地减少重量，尤其对于汽车而言，减少重量就是降低燃油经济性，符合现在国家的汽车三大主题。而对于赛车，整车质量更是非常重要，悬架系统中的杆件就很适合使用碳纤维材料。 (2)很好的材料柔韧度。 (3)优异的减震性。 (4)较好的耐疲劳性，在同等拉伸强度下，金属材料抗疲劳强度只有碳纤维复合材料50%左右。 (5)成型工艺性好。 (6)破损安全性好。 现在，很多汽车制造商青睐碳纤维复合材料，很多大型的汽车厂商生产的部分高档及豪华轿车，碳纤维复合材料己经被采用了。碳纤维材料在汽车上的应用可以使汽车的轻量化取得长足进步。尽管与汽车上使用的其它材料相比碳纤维复合材料较昂贵，但由于在轻量化设计方面的巨大潜力，汽车制造厂商们仍然对他们兴趣不减。近年来，在批量生产汽车零件上一些汽车制造厂商己开始采用碳纤维增强复合材料。 悬架对于动力学的重要性体现在其运动特性及其对从轮胎传递到底盘的力和力矩的响应。对于方程式赛车的整车设计，悬架性能显然是影响整车操纵稳定性和平顺性的重要因素，故悬架系统的设计在整车设计中占据着举足轻重的地位。将碳纤维成功运用到悬架系统上下叉臂中后，钢制叉臂为4.23kg，而碳纤维叉臂只有1.78kg，减重比例达到57%，仅仅一个上下叉臂为赛车成功减重2.45kg。 但是选择碳纤维管为独立悬架系统中的双横臂的材料之后，随之出现一个重要的问题，便是碳纤维与金属制件的连接。使用胶粘剂将需要胶接的两个件粘成一个件的方法称为胶连接。胶连接对纤维破坏最小，产生的应力集中小；最后粘成一个件的总质量小；做出的表面非常光滑、制作工艺很简便、制作加工成本比较低，并且比较能抵抗腐蚀，产生的永久变形小。但是，较难控制的是胶连接的质量，如胶连接传递很高载荷，则受力会不可靠。 目前，国内对FSAE碳纤维悬架粘接问题的研宄主要是以哈尔滨工业大学为代表的通过改变粘胶剂的类型、粘接的长度、粘接间隙、表面处理等因素进行改善与研宄。虽然取得了一定的进步与改进，但是由于在碳纤维管与铝接头的粘胶过程中，人为因素的影响非常大。经过重复性试验后进行数据分析与处理，便发现各个试件的粘接强度的差异性(波动)很大，并且经常会出现粘接强度不符合要求的案例。而FSAE赛车为了安全，绝对不允许出现碳纤维悬架粘接强度不足的概率，因此，不少大学的FSAE赛车转而使用传统的钢制焊接的悬架横臂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种超声波振动辅助碳纤维悬架横臂胶连接方法及装置，以克服上述现有技术存在的缺陷。 本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是: 本专利技术提供的超声波振动辅助碳纤维悬架横臂胶连接装置，其包括气泵、气缸、超声波发生器、超声波换能器、超声波振动工具头，以及能将碳纤维管与铝接头定位的工件夹具，其中:超声波换能器通过变幅杆与超声波振动工具头的一端相连，超声波振动工具头的另一端通过圆柱导轨与气缸活塞相连。 所述超声振动工具头，其上端设有螺纹孔，该螺纹孔与变幅杆的下端螺纹连接，变幅杆的另一端与超声波换能器相连。 所述超声波振动工具头的头部设有直径为26-30mm的圆弧槽，该圆弧槽所在圆的圆心超出槽口端面5_7mm。 所述变幅杆为纵振圆锥式变幅杆，主要用于将其机械振动的质点位移或速度放大，并将超声能量集中在较小的面积上，同时用于调整超声波换能器与超声波振动工具头之间的负载匹配，减小谐振阻抗。 所述工件夹具由位于超声波实验台上的定位滑槽，以及均设有26-30mm的圆弧槽的第一定位滑块、第二定位滑块、夹紧元件、定位凸台组成；所述圆弧槽所在圆的圆心均超出槽口端面5-7mm，以通过调整装在有螺纹孔的定位凸台上的紧固螺钉来定位、夹紧不同直径的碳纤维管。 所述第一定位滑块、第二定位滑块和定位凸台，其在碳纤维管轴向的长度均为50—60mm,且都通过螺栓与定位滑槽相连。 本专利技术提供的超声波振动辅助碳纤维悬架横臂胶连接工艺，是利用上述超声波振动辅助碳纤维悬架横臂胶连接装置实现的，该工艺包括以下步骤: I)调整工件夹具在超声波工作台上的安装位置、并用螺栓将其固定，同时确保超声波工具头的初始位置与工件夹具相对位置满足试工件有效粘接部位对中要求； 2)使用具有乳化作用的去污剂将加工好的铝接头和碳纤维管表面污渍去除，再用清水冲洗干净； 3)用丙酮将碳纤维管内表面和铝接头的粘胶部位清洗干净； 4)用胶枪配合混合嘴将DP460胶水分别在碳纤维管内表面和铝接头的粘接部位涂抹均匀； 5)将铝接头缓慢旋进碳纤维管，然后将其整体放置在工件夹具上定位，并用紧固螺钉将其夹紧、固定； 6)调节气缸的压力，使超声波工具头以设定压力压至碳纤维管粘接段外表面； 7)开启超声波发生器，调节其输出频率为20kHz，振幅为4_6微米，对碳纤维管外壁施加工作2s，间隔2s的脉冲振动，共进行多30s ;然后将碳纤维管与铝接头整体从工件夹具中取出； 8)将粘接好的碳纤维悬架横臂在常温下放置彡2小时，直至完全固化。 上述步骤I)中，所述的超声波工具头的初始位置应处于铝接头有效粘接部位的中间位置的正上方。 上述步骤4)中，应保证胶层的度厚比碳纤维管和铝接头之间的配合间隙大0.Ι-Ο.3mm，同时须将碳纤维管内表面和铝接头粘接部位的胶水涂抹均匀。 上述步骤6)中，气缸压力应调整为0.3—0.5MPa，超声波工具头的下降行程应比其初始位置时凹槽底端与定位的碳纤维管外表面的最短距离多0.2一0.5mm。 本专利技术与现有技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超声波振动辅助碳纤维悬架横臂胶连接装置，其特征在于该装置包括气泵(1)、气缸(2)、超声波发生器(7)、超声波换能器(8)、超声波振动工具头(9)，以及能将碳纤维管(14)与铝接头(12)定位的工件夹具，其中：超声波换能器(8)通过变幅杆(4)与超声波振动工具头(9)的一端相连，超声波振动工具头(9)的另一端通过圆柱导轨(3)与气缸活塞(6)相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，郝旭飞，柏秋阳，华林，孟正华，郭巍，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。