[發明專利]一種大學生方程式賽車懸架用碳纖維管及粘接工藝

有效

• 申請號: 201610341407.X
• 申請日: 2016-05-19
• 公開（公告）號: CN105773993B
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 何灼馀;高雋淞
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54;B29C33/38;B29C65/70;B60G7/00
• 代理公司: 成都玖和知識產權代理事務所(普通合伙)51238
• 代理人: 黎祖琴

技術領域

本發明涉及賽車懸架技術領域，具體涉及一種大學生方程式賽車懸架用碳纖維管及粘接工藝。

背景技術

碳纖維復合材料已經從航空航天等高端領域逐步向民用領域普及，碳纖維管具有比重小、剛度大、強度高、耐腐蝕等優點，廣泛用于醫療器械、體育器材中。但是由于其自身特性使碳纖維管的機械連接極為困難，所以使用膠水粘接則成為了一種比較簡單高效的連接方式。如今，FSAE大學生方程式汽車大賽已經在大量使用碳纖維管與鋁合金接頭粘接的粘接制品作為賽車懸架系統的導向機構。

現有的賽車前懸架通常使用雙叉臂式懸架，其上、下叉臂的連桿可以使用碳纖維管替代傳統的鋼管或鋁合金管，但是選擇碳纖維管后，隨之出現一個重要的問題，便是碳纖維與懸架鉸接金屬件的連接。一般采用膠粘劑將碳纖維管與鉸接金屬件粘接，因為膠連接對纖維破壞最小，產生的應力集中小，最后粘成一個件的總質量小，做出的表面非常光滑、制作工藝很簡便、制作加工成本比較低。

粘接的方式只適用于常規方式的固定管徑的碳纖維管與鋁接頭的粘膠，專利CN 201310543833.8中所述的一種機械手臂用碳纖維復合材料矩形空心管的制造方法，該方法以碳纖維復合材料為原材料，所述碳纖維復合材料為碳纖維預浸料，所述預浸料包括單向和織物預浸料，采用模壓充氣成型法制成矩形空心管。但是該方法中的外模具制作工藝復雜，且外模具制作后難以對其表面進行進一步的加工，因此外模充氣的方法通常只適用于大批量的生產，而不適合小批量制作，且該方法只針對制作碳纖維空心管的工藝，而沒有考慮到碳纖維管成型的同時與鋁接頭粘接的問題，因此使用該方法制作好碳纖維管后還需要再講碳纖維管與鋁接頭粘接，工藝周期很長。而為了保證碳纖維管內徑的精度，充氣壓力值較高，進一步增加了外模具的復雜程度。

賽車懸架上的叉臂所用的碳纖維管通常為變截面管，因此碳纖維管無法購買成品，在實際制作中，只能選擇較大管徑的固定管徑碳纖維管，但這樣會產生浪費。

另一個方法是制造一個變截面的內模具，將內模具兩端與鋁接頭連接，然后在內模具外側纏繞碳纖維布，該方法制作過程簡單，但是制作完畢后，內模具通常無法從碳纖維管里取出來，針對這樣的情況，有的內模具采用塑料泡沫材料，碳纖維管制作完畢后將汽油倒入碳纖維管內部溶解塑料泡沫，但是這種方法無法徹底清除內模具，且第二次使用時，仍需要重新制作內模具，非常麻煩。現有技術CN201510718040.4中所述的一種碳纖維復合材料薄壁曲線管件的制備方法，該方法使用泡沫芯模裝入氣袋中，然后利用真空泵對氣袋進行抽真空處理，直至使氣袋緊密包覆于泡沫芯模外，該方法可實現內膜的形狀與碳纖維管形狀相適應，但是實際操作中氣袋表面容易出現褶皺，導致碳纖維管成型質量不好，且氣袋內的壓力較難控制，模具成型時還需要設置氣源對氣袋充氣，增加了模具的成本。

發明內容

針對上述監測裝置的不足，本發明具體涉及一種大學生方程式賽車懸架用碳纖維管及粘接工藝。目的是提供一種生產成本低、成型快、適合小批量制作的大學生方程式賽車懸架用碳纖維管及碳纖維管的粘接工藝。

為實現上述發明目的，本發明所采用的技術方案是：一種大學生方程式賽車懸架用碳纖維管的粘接工藝，包括用于形成碳纖維管外表面形狀的外模，用于形成碳纖維管內表面形狀的內模，所述的內模、外模的兩端分別與鋁合金接頭、桿端接頭連接，所述的鋁合金接頭上設置與車輪連接的向心軸承，所述的桿端接頭上設置與車身連接的桿端軸承；所述的粘接工藝包括以下步驟：模具制作、碳纖維管成型、碳纖維管后處理；所述的碳纖維管成型步驟為：將表面均勻涂有環氧樹脂的碳纖維布依次纏繞在桿端接頭、內模、鋁合金接頭的外側壁上；然后在碳纖維布外側依次粘貼第二剝離層、第二真空薄膜層，接著將拆除了第三外層的外模重新安裝在碳纖維布的外側；使用密封條將碳纖維布外側的第二真空薄膜層與內模內側壁上設置的第一真空薄膜層之間的真空區域進行密封，并使用真空泵對真空區域抽真空然后保壓一段時間，使纏繞在桿端接頭、內模、鋁合金接頭外側壁上的碳纖維布固化為碳纖維管。

優選的，所述的模具制作步驟為：將外模的兩端分別與桿端接頭、鋁合金接頭連接，然后將內模浸入水中，使海綿體變軟，然后將內模穿入鋁合金接頭、外模、桿端接頭的內腔區域中；向海綿體中依次灌入無黏結劑干砂粉末、膠水，然后烘干海綿體，使海綿體膨脹，讓第二真空薄膜層與外模的內側壁接觸，一定時間后水溶性膠水與干砂粘接凝固，使海綿體硬化，然后拆除外模，將外模內側壁上的第三外層拆除；所述的破膠液為含有生物酶的弱堿性水溶液。