复合材料汽车轮毂的成型技术

李英翔 李行飞

摘要：随着人类生活水平不断提高，汽车就成为了人们出行的必备代步工具。汽车的轮毂对汽车来说是很重要的，我们的汽车的绝大多数重量都是依靠轮毂来承担，轮毂的质量将直接决定着汽车的质量和人们的出行安全，下面我们就来简单谈谈复合材料汽车轮毂的成型技术的相关问题。

关键词：复合材料；汽车轮毂；成型技术

复合材料相对于传统的金属材料来说具有很大的优势，它具有轻质高强、耐腐蚀和抗蠕变等优点，并且符合社会上倡导的保护环境的要求，所以说使用复合材料来进行汽车轮毂的生产是很有必要的。汽车在行驶的过程中，汽车的制动是很重要的，它是保障人们安全的很重要前提，复合材料制造的轮毂不仅具有减轻轮毂重量的效果，还能在很大程度上增强汽车的制动效果，对提高汽车的行驶安全是很重要的。除此之外，复合材料制造出来的轮毂还可以减少燃料的消耗，对减少汽车的燃料消耗是很有效的。

一、复合材料冲击性能研究

（一）复合材料层板的制备

在进行复合材料层板的制备的时候，我们要选择合适的技术，这样才能保证生产出来的层板符合我们的要求。我们在制备的时候一般是使用热压罐成型工艺，在制备的过程中我们要在不同的阶段保证制备环境中的空气温度、模具温度、保压压力和保压时间。我们把制备的过程划分为三个阶段，这三个阶段分别要掌握好不同的溫度、压力和时间，这样才能保证生产出来复合材料层板的质量。第一个阶段我们将空气温度保持在95摄氏度，模具温度是90摄氏度，保压压力是400千帕，第二阶段的时候就要适当的将这些温度、压力和时间升高，并保持在合适的水平，第三个阶段再适度提高，保证复合材料层板的质量，如表1所示。

（二）冲击性能测试及分析

我们在进行冲击性能测试的时候要选取适量的样本，在选取样本的时候要注意不能只选取一个样本，因为这样容易产生偶然性，造成测试结果的不准确。我们可以把测试的样本分成若干组，每个小组中有至少五个样本，保证样本的数量就是保证测量结果的准确性。我们在进行冲击的时候分别是从垂直于铺层方向和平行于铺层方向，在这个过程中我们要选择XJJUD-50Q型号的冲击机，然后调节好冲击的强度，保证测试的准确性。

材料的冲击性能就是反应材料抵抗冲击荷载的能力。复合材料一般都是各向异性的，这些材料的冲击性能受冲击方向的影响很大，我们在测试之前要先找出相应的材料的冲击性能的相关材料，然后根据自己的测试看是否准确，测试的结果和材料显示的结果误差不超过5%就说明测试结果是准确的，值得我们信赖的。通常复合材料在平行于铺层的方向受力的冲击性能是垂直于铺层受力的1.5倍，这是因为12K纤维丝束的分布厚度不同，平行于铺面的纤维丝束的厚度要明显厚于垂直于鋪面的，所以平行于铺面的层间作用是明显高于垂直方向的。

二、复合材料轮毂成型模具设计

在设计和制造复合材料轮毂的时候，我们要考虑很多问题，我们既要想到轮毂的外观的尺寸要求，又要考虑到是否便于铺层操作和保证脱模的便利性。这些问题都是我们在进行设计和制造时应该考虑到的问题，只有这样我们才能保证我们设计出来的模具符合人们的要求，也才能保证我们设计出来的模具是高质量的、美观的、可靠的。因此，我们使用的模具模具的结构主体为三片式，轮辐是下模，轮毂是两片外模具，为了方便设计出来的轮毂方便脱模，我们在两片模具的连接处设计了螺栓顶孔，这样在脱模的时候就方便多了。为了保证设计出来轮毂的尺寸，我们把整体设计成阴模，这样在制造的过程中经过高压高温技术将环氧树脂复合在在碳纤维上的预浸布就可以更加方便的贴合，这样我们设计出来的轮毂就更加符合人们的要求，汽车在安装外胎的时候整个轮胎的气密性就会提高很多。

三、碳纤维预浸布裁剪设计

我们上面也提到过，预浸布在上述步骤是很重要的，我们要裁剪出合理的预浸布，这样我们在进行操作的时候就方便很多了。我们在裁剪的时候要考虑到模具的形状和纤维布铺设时的手段，我们在进行铺设的时候大部分是使用人工来铺设的，所以裁剪出精确的预浸布是很重要的。裁剪出精确的预浸布可以在很大程度上降低操作的复杂程度，还有在设计的时候我们还要考虑到预浸布的使用率，在裁剪不同形状的时候要注意节约，不能为了设计不同的裁剪形状而浪费很多的材料，这样是不合适的，也是不经济的。我们既要不浪费材料又能够裁剪出精确的预浸布，这对我们的复合材料汽车轮毂的成型技术是很关键的。

四、复合材料轮毂的成型

经过上面的描述和设计，选择了轮辋连接轮辐的一体式铺层，同时还需要在轮辋轮辐部位加强铺层，采用热压罐在90℃进行0.5h的预固化处理，120℃进行1h的固化处理，140℃进行1h的后固化处理成型。我们既要进行复合材料轮毂的成型，在这个过程中我们要严格按照步骤进行。在各个步骤中也要考虑到上面我们提到过的问题，这样才能保证每一步都是最严密的，这样制造出来的汽车轮毂才是最符合我们要求的。制造出复合材料汽车轮毂的时候，我们要检查轮毂的外观有没有缺胶、褶皱等情况，如果有就立即调整温度、压力、时间等参数，保证我们设计出来的复合材料汽车轮毂是最优化的。最后我们还要对制造出来的复合材料汽车轮毂进行检验和审核，只有经过检验和审核的复合材料汽车轮毂才能投入市场。

五、总结

我们通过对复合材料的测试发现了它在不同方向上的冲击性能是不同的，所以我们在进行设计的时候要考虑到这些问题，保证复合材料汽车轮毂的抗压力荷载的能力。还有就是在制造的过程中，我们要考虑到温度、压力、时间等方面的问题，还要严格按照规定进行，这样才能保证我们制造出的复合材料汽车轮毂是最符合我们要求的。再有就是我们制造出来的复合材料轮毂要经受得住我们的检验和审核，这样的合格产品我们才能投入市场。

参考文献：

[1]张琦，曹苗，张帅等.汽车轮毂铸锻一体化制造工艺[J].塑性工程学报，2014（2）：1-6.

[2]张杰飞，贾广辉.汽车轮毂的改性热处理工艺研究[J].热加工工艺，2013，42（18）：169-171.

[3]梁代春，程飞.基于Norton模型汽车轮毂热诱导长效蠕变分析[J].热加工工艺，2013，42（18）：88-90.