复合材料汽车连接杆的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种复合材料汽车连接杆的制备方法，所述复合材料汽车连接杆包括承力的悬臂梁；所述悬臂梁采用纤维缠绕或预浸料卷管工艺制备。本发明专利技术中复合材料汽车连接杆充分发挥了复合材料比钢制连接杆的固有频率高的优势，具有极高的耐疲劳性和扭性强等特点，可以满足汽车在运动中对承力悬臂梁上下震动和无规则晃摆弯曲的变化要求，可以应用于乘务车、商务车、越野车和跑车等各种路况的车型；本发明专利技术中从轻量化效果方面来看可以达到减重30～50％的目标，同时刚性、抗震、耐疲劳性不会降低，有利于节能减排。

Method for preparing composite material automobile connecting rod

The present invention provides a method for preparing a composite automobile connecting rod, the composite automobile connecting rod comprises a cantilever beam bearing; the cantilever beam by using the fiber winding or winding process for preparing prepreg. The composite material of the invention of automobile connecting rod and give full play to the natural frequency of composite material than steel connecting rod of high strengths, high fatigue resistance and strong torsional characteristics, can meet the car in motion of the bearing cantilever under vibration and irregular sway change bending requirements, can the crew used in cars, commercial vehicles, off-road vehicles and cars of various traffic models; the effect of lightweight in the invention can achieve weight loss from 30 to 50% of the target, at the same time, the seismic rigidity, fatigue resistance is not reduced, is conducive to energy saving and emission reduction.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合材料
，具体地，涉及一种复合材料汽车连接杆的制备方法。
技术介绍
复合材料连接杆是工程上常用的一种结构件，杆件制品的特点是中空、环向封闭、轴向具有一定的长度，具有较高的轴向和环向力学性能，可以承受轴向拉压、弯曲、扭转和震动，具有较高的结构效率，是各种结构中常见的结构零部件形式之一。常见的杆件制品有飞机、车船、航天器中受力杆件、缓冲吸能装置中的吸能管等。在材料轻量化的今天，抗弯、抗扭、抗振动强度高的更轻的复合材料杆件成为现今结构件的必要选择。目前一般采用厚度较大的铺层提高复合材料的抗弯、抗扭和抗振疲劳性能。有报道采用石膏模具制备具有竹节结构增强的复合材料杆件，抗弯刚度、抗扭、抗振疲劳性能差，且制备方法复杂，不能实现快速批量化生产。目前用于大多数汽车连接杆的材质为钢质，复合材料汽车连接杆具有重量轻、强度高，适用于悬臂梁、大扭矩、无规律振动和高加速度应用，热膨胀系数低、可隔绝噪声与振动等优点，可以满足不同的工程应用。未见报道复合材料汽车连接杆且可承受无规律振动、大扭矩和悬臂梁抗弯的文献，本专利技术可以实现高强复合材料汽车连接杆的制备，解决在实际应用中汽车连接笨重的难题。可以根据不同的应用性能要求制备重量轻、大扭矩、高抗振的汽车复合材料连接杆。该连接杆可以提高燃油效率，实现汽车轻量，在汽车行业有很大应用前景。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种复合材料汽车连接杆的制备方法。本专利技术提供的复合材料汽车连接杆的制备方法，所述复合材料汽车连接杆包括承力的悬臂梁；所述悬臂梁采用纤维缠绕或预浸料卷管工艺制备。优选地，当采用纤维缠绕工艺制备悬臂梁时，包括如下步骤：步骤X1：将浸渍有树脂基体的增强材料缠绕至悬臂梁模具上，所述悬臂梁模具包括按照悬臂梁的内腔制造的芯模和外模，首先将浸渍过树脂的增强材料在芯模上缠绕一层；步骤X2：然后按照准各向同性将浸渍树脂基体的增强材料在设定张力下缠绕至设定的循环数结束，形成复合材料管；步骤X3：将所述复合材料管装入外模中，进行加热加压固化定型后，拆除悬臂梁模具，得到悬臂梁。优选地，当采用预浸料卷管工艺制备悬臂梁时，包括如下步骤：步骤Y1：将按照悬臂梁尺寸裁剪的预浸料铺贴在悬臂梁模具上，所述悬臂梁模具为按照悬臂梁内腔制造的芯模；步骤Y2：将铺贴有预浸料的悬臂梁模具放置在卷管设备的下板上，且悬臂梁模具的铺贴预浸料口和卷管设备上板呈水平状态，通过卷管设备卷管成型，形成复合材料的悬臂梁卷管毛坯；步骤Y3：将热缩带缠绕到复合材料的悬臂梁卷管毛坯外表面，进行加热固化定型后，撕去热缩带，得到悬臂梁。优选地，所述增强材料采用碳纤维和碳纤维织物、玻璃纤维和玻璃纤维织物、芳纶纤维和芳纶纤维织物、高模量聚乙烯纤维和高模量聚乙烯纤维织物、玄武岩纤维和玄武岩纤维织物中任两种或者两种以上组合。优选地，所述树脂基体为热固性树脂，包括环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂中的任一种。优选地，所述步骤X2具体为当按照准各向同性将浸渍树脂基体的增强材料在设定张力下缠绕时，缠绕张力为0～10N，缠绕角度为0～90°，缠绕循环数为5～20个循环；选择不同的缠绕张力，可以消除缠绕过程中内松外紧固化时起皱损失强度和刚度；选择不同的缠绕角度和不同的缠绕循环数，可以得到抵抗不同的扭摆力矩、振动频率以及弯曲刚度的汽车连接杆。优选地，当采用纤维缠绕工艺制备悬臂梁时，在固化脱模前，通过压机加压、机械加压或者热压罐加压，再对悬臂梁模具加热升温，在设定的温度和时间下固化后脱模；通过压机加压、机械加压或者热压罐加压，排出一定的树脂得到纤维体积含量和致密度高的悬臂梁制品；通过对树脂的研究，分两段加热，可以控制交联速度，消除反应过程产生的内应力。优选地，当采用预浸料卷管工艺制备悬臂梁时，在固化前，通过控制缠绕张力为0～20N，缠绕一层热缩带，热缩带宽度为5～20mm，热缩带单层厚度为0.03～0.10mm，热缩带耐温温度不低于150℃；通过控制缠绕张力缠绕一层热缩带，在固化过程中热缩带收缩勒紧悬臂梁，提高其致密度，排出层间气泡。根据本专利技术提供的复合材料汽车连接杆的制备方法，所述复合材料汽车连接杆包括固定底座；所述固定底座采用RTM工艺或预浸料碎布模压工艺制备。优选地，当采用RTM工艺制备固定底座时，包括如下步骤：步骤A1：将一层增强材料铺放在RTM模具上，所述RTM模具为根据固定底座尺寸制造的成型模具，首先根据RTM模具型腔面裁剪相应尺寸的增强材料，然后将一层增强材料铺放到RTM模具上；步骤A2：在当前层增强材料上按照准各向同性的原则依次铺放多层增强材料,直到铺设至第一设定层增强材料；其中，相邻层增强材料之间喷涂固定胶；步骤A3：将金属预埋件固定在外层的第一设定层增强材料上；步骤A4：在第一设定层增强材料上按照准各向同性的原则再次依次铺放多层增强材料,直到铺层至第二设定层增强材料后，将RTM模具的型腔铺满形成固定底座；步骤A5：合上RTM模具的外模到设定的位置，然后采用RTM注胶设备将RTM模具的型腔注入树脂基体材料，充分浸渍增强材料；步骤A6：对所述的固定底座施加压力挤出一定的树脂基体，然后按照设定的固化制度使所述固定底座固化定型后，拆除RTM模具，得到具有金属预埋件的固定底座。优选地，当采用碎布预浸料模压工艺制备固定底座时，包括如下步骤：步骤B1：将碎布预浸料装填到模压成型模具的模腔中，所述模压成型模具为根据固定底座尺寸制造的成型模具，首先根据固定底座的结构将金属预埋件固定在模腔中，然后将的碎布预浸料装填到模腔中并压实；步骤B2：采用压机进行压制升温固化定型后，拆除模压成型模具，得到具有金属预埋件的固定底座。优选地，所述第一设定层为5层；所述第二设定层为15～20层。优选地，所述增强材料采用碳纤维和碳纤维织物、玻璃纤维和玻璃纤维织物、芳纶纤维和芳纶纤维织物、高模量聚乙烯纤维和高模量聚乙烯纤维织物、玄武岩纤维和玄武岩纤维织物中的任两种或者两种以上组合；所述增加材料为高性能纤维或者高性能纤维布，在轻量化方面选择碳纤维，在低成本高强度可以选择玻璃纤维，而对韧性方面要求较高可以选择无机纤维和有机纤维组合。优选地，所述碎布预浸料采用碳纤维预浸料或碳纤维布预浸料、玻璃纤维预浸料或玻璃纤维布预浸料、芳纶纤维预浸料或芳纶布预浸料、高模量聚乙烯纤维预浸料或高模量聚乙烯纤维布预浸料、玄武岩纤维预浸料或玄武岩纤维布预浸料中的任两种或者两种以上组合制成；所述预浸料为高性能纤维布预浸料或织物预浸料；织物预浸料为宽度10～1000mm的布带。优选地，所述RTM模具的型腔成型注入的树脂基体为热固性树脂，包括环氧树脂、不饱和树脂、双马来酰亚胺树脂的任一种。综合力学性能、成型工艺、耐疲劳性方面的特点，选择了以上五种树脂。优选地，所述固定底座在通过RTM模具成型的脱模前通过在压机加压或机械锁紧，再在设定的温度和时间下固化、脱模；通过压机加压或者机械锁紧，可以控制固定底座的含胶量和产品的致密度；通过对树脂基的研究，分两段加热，可以控制交联速度，消除反应过程产生的内应力。优选地，所述固定底座在通过模压成型模具成型时，脱模前通过在压机加压合模，再通过对模压成型模具加热升温，在设定的温度和时间下固化、脱模。优选地，所述固定底座的金属预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料汽车连接杆的制备方法，其特征在于，所述复合材料汽车连接杆包括承力的悬臂梁；所述悬臂梁采用纤维缠绕或预浸料卷管工艺制备。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料汽车连接杆的制备方法，其特征在于，所述复合材料汽车连接杆包括承力的悬臂梁；所述悬臂梁采用纤维缠绕或预浸料卷管工艺制备。2.根据权利要求1所述的复合材料汽车连接杆的制备方法，其特征在于，当采用纤维缠绕工艺制备悬臂梁时，包括如下步骤：步骤X1：将浸渍有树脂基体的增强材料缠绕至悬臂梁模具上，所述悬臂梁模具包括按照悬臂梁的内腔制造的芯模和外模，首先将浸渍过树脂的增强材料在芯模上缠绕一层；步骤X2：然后按照准各向同性将浸渍树脂基体的增强材料在设定张力下缠绕至设定的循环数结束，形成复合材料管；步骤X3：将所述复合材料管装入外模中，进行加热加压固化定型后，拆除悬臂梁模具，得到悬臂梁。3.根据权利要求1所述的复合材料汽车连接杆的制备方法，其特征在于，当采用预浸料卷管工艺制备悬臂梁时，包括如下步骤：步骤Y1：将按照悬臂梁尺寸裁剪的预浸料铺贴在悬臂梁模具上，所述悬臂梁模具为按照悬臂梁内腔制造的芯模；步骤Y2：将铺贴有预浸料的悬臂梁模具放置在卷管设备的下板上，且悬臂梁模具的铺贴预浸料口和卷管设备上板呈水平状态，通过卷管设备卷管成型，形成复合材料的悬臂梁卷管毛坯；步骤Y3：将热缩带缠绕到复合材料的悬臂梁卷管毛坯外表面，进行加热固化定型后，撕去热缩带，得到悬臂梁。...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡艳志，赵鑫，
申请(专利权)人：上海复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31