[發明專利]一種FRP復合材料板簧本體制造工藝

有效

• 申請號: 201710829219.6
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107553935B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 劉守銀;孫江平;陳云;任思義
• 申請（專利權）人: 安徽江淮汽車集團股份有限公司
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54;B29L31/00
• 代理公司: 北京維澳專利代理有限公司 11252
• 代理人: 王立民;尚世浩

本發明涉及一種FRP復合材料板簧本體制造工藝，通過真空吸管去除模腔中氣泡、水分和小分子等，樹脂注入壓力不低于160bar，進一步擠出模腔中的水等小分子，使纖維與樹脂產生充分物理包裹結合，同時，在物理包裹結合基礎上高壓高溫使增強纖維和樹脂的界面產生更多化學極性結合，甚至化學鍵結合，大幅提高增強纖維與樹脂的界面結合，提高FRP復合材料板簧本體的性能。

技術領域

本發明屬于復合材料板簧制備技術領域，特別是指一種FRP復合材料板簧本體制造工藝。

背景技術

鋼板彈簧在汽車上可以縱置或者橫置。后者因為要傳遞縱向力，必須設置附加的導向傳力裝置，使結構復雜、質量加大，所以只在少數輕、微型車上應用。縱置鋼板彈簧能傳遞各種力和力矩，具有導向功能，并且結構簡單，故在汽車上得到廣泛應用。板簧受力復雜，對整車性能影響也很大，因此，對板簧的材料要求也很高。

復合材料是兩種以上的材料組合在一起、通過材料之間有效界面結合、性能優于原有的材料。現代工業所指的復合材料主要是玻璃纖維復合材料(GFRP)和碳纖維復合材料(CFRP)，基體是塑料(或叫樹脂)，增強材料是玻璃纖維或碳纖維，現代復合材料板簧的增強材料主要是玻璃纖維，也有碳纖維，基體多為環氧樹脂。

隨著科技發展，復合材料板簧逐步用于汽車懸架彈簧元件。現在汽車板簧使用的復合材料都是纖維增強塑料，即FRP復合材料，FRP是英文Fibre-Reinforced Plastic簡寫。FRP復合材料比強度比模量高、具有良好的耐疲勞性能、阻尼減振性能和耐腐蝕性能，因此，使用FRP復合材料做板簧，可大幅提高車輛的平順性和舒適性，而質量僅是鋼板彈簧的1/4左右，不僅有效地提高了燃油效力，還降低了簧下質量，減小簧下振動，同時壽命是鋼板彈簧的3倍左右，在整車壽命范圍內無需更換彈性元件，整車使用和維修成本相對較低。

FRP復合材料的性能不僅取決于纖維和基體的材料特性，更取決于纖維與基體的界面結合，界面結合包括物理包裹結合、化學極性結合和化學鍵結合等，沒有物理包裹結合就沒有化學極性結合和化學鍵結合，化學鍵結合很少，因此界面結合主要是物理包裹結合、化學極性結合。而要提高物理包裹結合，就必須提高FRP復合材料板簧模具內排泡程度，也就是在成型過程中排出模具內的氣泡、小分子和水分等。同時，排泡程度高也提高FRP復合材料的緊密度。

復合材料成型工藝很多，但現在復合材料板簧的成型工藝主要有兩種：連續纖維纏繞工藝和模壓工藝，這兩種工藝合模壓力都比較低，排泡不充分，產品內部還有細微的間隙，很大程度影響纖維和基體的結合，對板簧的可靠性、剛度特性、產品一致性等影響很大。

如圖1所示為現有技術FRP板簧連續纖維纏繞法示意圖，包括增強纖維01、預浸池02、張力調整器03、纏繞機04、FRP板簧05及模具06；現行FRP板簧的制造，不少采用連續纖維纏繞法(Filament Winding)，增強纖維在預浸池內預浸后，控制纖維的張力，用纏繞機纏繞到模具上，然后再經過合模、加壓、固化、脫模等工序形成FRP板簧。

這種工藝只能形成變寬變厚等截面板簧，不能同時滿足板簧的強度和性能要求；纏繞模具結構復雜，對設備的需求高，這些因素使得纏繞工藝小批量生產成本高；排泡不足，產品內部還有細微的間隙，界面的物理包覆結合率和化學極性結合率較低，對板簧性能影響很大；緊密度差，使用一段時間FRP復合材料板簧本體容易脫絲，造成板簧懸架失效。

現也有技術采用FRP板簧的模壓成型法(Compression Molding)，就是將纖維布切割成一定形狀，預浸樹脂后疊加在一起放入模具內，經過加壓加熱固化成型的一種方法。這種模壓工藝對模具要求較高，模具制造較為復雜，受壓機等成型設備的制約，不能生產大件復合材料制品，加熱固化時間長，不適合大批量生產；壓力不足，空氣不能徹底排出，產品內部還有細微的間隙，很大程度影響纖維和基體之間的界面結合，對板簧性能影響很大；緊密度差，使用一段時間FRP復合材料板簧本體容易脫絲，造成板簧失效；纖維層與層之間結合不足，因負荷疲勞后層與層之間剝離而失效。

發明內容