CN102653138A - 一种碳纤维轮毂的制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种碳纤维轮毂的制作方法，其特征在于，步骤为：准备专用模具，该模具包括上模及下模及至少三块侧模；选择直径大于待制作碳纤维轮毂的空腔直径的直型尼龙风管，将该直型尼龙风管的两端通过密封胶条密封，塑料导管固定在其中一端上，塑料导管穿过尼龙风管口使直型尼龙风管与大气压连通，直型尼龙风管的两个密封端通过同样规格的尼龙套管连接；再进行铺层，合模后，经过真空灌注的方法完成碳纤维轮毂的制作。本发明可以不考虑对尼龙风管充气所需的压强大小问题，铺层设计可以明显改善因尼龙风管形状不足导致的轮毂部分区域没有纤维只有树脂以及纤维布与模具间有空隙导致树脂流动较快产生的疵点等问题。

Description

一种碳纤维轮毂的制作方法
技术领域
本发明涉及一种碳纤维轮毂的制作方法。
背景技术
目前，传统自行车的主体结构，包括车架、前后叉以及轮圈等大都采用铁质或不锈刚为材料。在自行车比赛中，为减轻自行车整体重量，逐渐以铝合金材料代替铁或不锈钢材料。近来，又出现了以碳纤维材料作为自行车主体的趋势，大多仅以车架或前后叉为该材料应用的范围，但在讲究竞速的自行车赛车市场中，全车重量对速度而言是一极为重要的影响因素，所以全车应尽可能地利用质量轻盈的碳纤维打造车身。因而即使是轮圈，亦可以是以碳纤维为原料。碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7-9倍，抗拉弹性模量为230-430Gpa亦高于钢。
因为轮毂形状特殊，通常如图1及图2所示，且对模具要求极高，模具的设计显得非常重要。为了减少轮毂的重量，需要将轮圈做成空心形状，于是加入了尼龙风管或橡胶进行内部定型，如何控制尼龙风管或橡胶的气密性以及在制作过程中控制尼龙风管或橡胶的形状变化都是需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够有效控制尼龙风管或橡胶的气密性及形状变化的制作碳纤维轮毂的方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种碳纤维轮毂的制作方法，其特征在于，步骤为：
步骤1、准备专用模具，该模具包括上模及下模，在上模的底端及下模的顶端分别形成一与待制作碳纤维轮毂中部中空部位相适应的凸起，在上模与下模之间设有至少三块侧模，所有侧模合围后形成整圆，在每块侧模的内壁上设有一段与待制作碳纤维轮毂外缘U形槽相适应的圆弧凸起段，所有侧模上的圆弧凸起段合围后形成整圆，在所有侧模中的任意两块上分别设有进树脂口及出树脂口，在设有出树脂口的侧模的圆弧凸起段上设有尼龙风管口；
步骤2、选择直径大于待制作碳纤维轮毂的空腔直径的直型尼龙风管，将该直型尼龙风管的两端通过密封胶条密封，塑料导管固定在其中一端上，塑料导管穿过尼龙风管口使直型尼龙风管与大气压连通，直型尼龙风管的两个密封端通过同样规格的尼龙套管连接；
步骤3、进行铺层：将整个轮毂的铺层分为两个部分：即轮毂内侧的U形部分和U形以外的部分，在铺层时，先沿下模平铺第一层碳纤维布，并将多余部分垂直立起，以同样的方法铺第二层碳纤维布，结束后，在第二层碳纤维布的上方用同样的方法铺导流层，随后，继续用同样的方法在导流层上铺设两层碳纤维布，完成后将直型尼龙风管套在碳纤维布上，将垂直部分的碳纤维布翻下与直型尼龙风管贴合，使碳纤维布整体呈现U形，合上上模后，根据轮毂宽度裁剪碳纤维布，沿直型尼龙风管铺两层并剪一个小孔将直型尼龙风管一端处的塑料导管引出，随后合上侧模，用塑料导管将模具内腔与外界相连，用真空泵将模具内腔内的空气抽净，利用大气压使直型尼龙风管定型；
步骤4、合上侧模后，通过真空灌注的方法通过进树脂口相模具内灌注树脂，多余树脂从出树脂口流出，待树脂固化后，完成碳纤维轮毂的制作。
优选地，所述上模及所述下模的裙边分别为上衍生型及下衍生型。
优选地，所述出树脂口的位置高于所述进树脂口的位置。
优选地，在步骤3中，所述碳纤维布在铺设前需沿45°裁剪一定宽度及长度，宽度及长度根据所设计的轮毂大小而定。
本发明将模具分为上下模具及三块侧模，上下模的裙边设计成上下衍生型，主要是为了在制作碳纤维轮毂时合模更方便，且各模具之间贴合性更强，不论是对于手糊成型、热压成型还是真空灌注，气密性控制更佳。侧模分为三块，既利于脱模又方便模具制作。
本发明可以不考虑对尼龙风管充气所需的压强大小问题，铺层设计可以明显改善因尼龙风管形状不足导致的轮毂部分区域没有纤维只有树脂以及纤维布与模具间有空隙导致树脂流动较快产生的疵点等问题。
附图说明
图1为需制作的碳纤维轮毂的主视图；
图2为需制作的碳纤维轮毂的侧视图；
图3为本发明中所使用的模具示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
如图1及图2所示，为需制作的碳纤维轮毂3，该碳纤维轮毂3的中部形成中空部位4，其外缘为U形槽6。
为制作上述碳纤维轮毂3，本实施例所公开的一种碳纤维轮毂的制作方法，其步骤为：
步骤1、准备专用模具，如图3所示，该模具包括上模1及下模2，上模1及下模2的裙边设计成上下衍生型，主要是为了在制作碳纤维轮毂时合模更方便，且各模具之间贴合性更强，不论是对于手糊成型、热压成型还是真空灌注，气密性控制更佳。在上模1的底端及下模2的顶端分别形成一与待制作碳纤维轮毂3中部中空部位4相适应的凸起5，在上模1与下模2之间设有三块侧模，即为第一侧模11、第二侧模12及第三侧模13，所有侧模合围后形成整圆，在每块侧模的内壁上设有一段与待制作碳纤维轮毂3外缘U形槽6相适应的圆弧凸起段7，所有侧模上的圆弧凸起段7合围后形成整圆，在第一侧模11及第二侧模12上分别设有进树脂口8及出树脂口9，出树脂口9的位置高于进树脂口8的位置，由于树脂重力作用会向下流动，若树脂从低处孔进高处孔出时意味着树脂基本上已经渗透轮毂的各个区域，同时为了增加其重力效应，可以将出树脂端相对垫高，这样树脂的浸润更充分。在第一侧模11的圆弧凸起段7上设有尼龙风管口10。
上述模具的制作过程如下：
先制作上下模，用PVC塑料板在轮毂模型中间的空心出制作裙边，将模型分为上下两个部分在模型上，在裙边任意位置固定一半球，用于定位。另取一块长方形PVC板，长度等于轮毂模型外周长，弯曲成圆形套在模型上，作为侧边的裙边。在模型以及裙边上打上脱模蜡，至少4遍。打完后喷上模具胶衣，待模具胶衣完全固化后，利用手糊成型，先铺30g/m2的表面毡，再糊树脂，在涂树脂的过程中一定要注意除去气泡。表面毡铺好后继续铺短切毡，重复铺短切毡的过程，直至玻璃纤维达到模具要求厚度。利用同样的方法与步骤制作下模。上下模完成后，拆除侧边裙边，将轮毂外周分成三等分，在分界处制作相应的裙边(也可用PVC塑料板)。裙边制作完成后，与上下模相同的方法与步骤制作侧模，侧模需一个一个制作，每做好一个，拆除一个。模具全部完成后，需要在相应位置打若干个螺丝孔，用于模具的连接。
步骤2、选择直径大于待制作碳纤维轮毂3的空腔直径的直型尼龙风管。在本实施例中，直型尼龙风管的直径选为约10cm。将该直型尼龙风管的两端通过密封胶条密封，塑料导管固定在其中一端上，塑料导管穿过尼龙风管口10使直型尼龙风管与大气压连通，直型尼龙风管的两个密封端通过同样规格的尼龙套管连接，即尼龙套管的直径约10cm。
步骤3、进行铺层：将整个轮毂的铺层分为两个部分：即轮毂内侧的U形部分和U形以外的部分，在铺层时，先沿下模2平铺第一层碳纤维布，并将多余部分垂直立起，以同样的方法铺第二层碳纤维布，结束后，在第二层碳纤维布的上方用同样的方法铺导流层，随后，继续用同样的方法在导流层上铺设两层碳纤维布，完成后将直型尼龙风管套在碳纤维布上，将垂直部分的碳纤维布翻下与直型尼龙风管贴合，使碳纤维布整体呈现U形，合上上模1后，根据轮毂宽度裁剪碳纤维布，沿尼龙风管铺两层并剪一个小孔将尼龙风管一端处的塑料导管引出，将侧模与侧模以及侧模与上下模接触的区域全部用密封胶条密封，然后合模。用塑料导管将模具内腔与外界相连，并将导管与模具接触处用橡皮泥密封，保证期气密性，包括尼龙分管口。用真空泵将模具内腔内的空气抽净，利用大气压使直型尼龙风管定型。
步骤4、将环氧树脂与固化剂以100∶2混合配比，将模具放入40°烘箱内，从进树脂口8进行真空灌注，直至出树脂口9有树脂流出，待树脂成为凝胶状，停止抽气，继续将模具放在烘箱内使树脂固化。待树脂完全固化后(约2小时)，即可进行脱模，完成碳纤维轮毂的制作。

Claims (4)

1.一种碳纤维轮毂的制作方法，其特征在于，步骤为：
步骤1、准备专用模具，该模具包括上模(1)及下模(2)，在上模(1)的底端及下模(2)的顶端分别形成一与待制作碳纤维轮毂(3)中部中空部位(4)相适应的凸起(5)，在上模(1)与下模(2)之间设有至少三块侧模，所有侧模合围后形成整圆，在每块侧模的内壁上设有一段与待制作碳纤维轮毂(3)外缘U形槽(6)相适应的圆弧凸起段(7)，所有侧模上的圆弧凸起段(7)合围后形成整圆，在所有侧模中的任意两块上分别设有进树脂口(8)及出树脂口(9)，在设有出树脂口(9)的侧模的圆弧凸起段(7)上设有尼龙风管口(10)；
步骤2、选择直径大于待制作碳纤维轮毂(3)的空腔直径的直型尼龙风管，将该直型尼龙风管的两端通过密封胶条密封，塑料导管固定在其中一端上，塑料导管穿过尼龙风管口(10)使直型尼龙风管与大气压连通，直型尼龙风管的两个密封端通过同样规格的尼龙套管连接；
步骤3、进行铺层：将整个轮毂的铺层分为两个部分：即轮毂内侧的U形部分和U形以外的部分，在铺层时，先沿下模(2)平铺第一层碳纤维布，并将多余部分垂直立起，以同样的方法铺第二层碳纤维布，结束后，在第二层碳纤维布的上方用同样的方法铺导流层，随后，继续用同样的方法在导流层上铺设两层碳纤维布，完成后将直型尼龙风管套在碳纤维布上，将垂直部分的碳纤维布翻下与直型尼龙风管贴合，使碳纤维布整体呈现U形，合上上模(1)后，根据轮毂宽度裁剪碳纤维布，沿直型尼龙风管铺两层并剪一个小孔将直型尼龙风管一端处的塑料导管引出，随后合上侧模，用塑料导管将模具内腔与外界相连，用真空泵将模具内腔内的空气抽净，利用大气压使直型尼龙风管定型；
步骤4、合模后，通过真空灌注的方法通过进树脂口(8)相模具内灌注树脂，多余树脂从出树脂口(9)流出，完成碳纤维轮毂的制作。
2.如权利要求1所述的一种碳纤维轮毂的制作方法，其特征在于：所述上模(1)及所述下模(2)的裙边分别为上衍生型及下衍生型。
3.如权利要求1所述的一种碳纤维轮毂的制作方法，其特征在于：所述出树脂口(9)的位置高于所述进树脂口(8)的位置。
4.如权利要求1所述的一种碳纤维轮毂的制作方法，其特征在于：在步骤3中，所述碳纤维布在铺设前需沿45°裁剪一定宽度及长度，宽度及长度根据所设计的轮毂大小而定。
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