一种汽车复合材料螺旋弹簧制备方法

专利主权项内容

1.一种汽车复合材料螺旋弹簧制备方法，复合材料螺旋弹簧由芯轴、内固定层、中间层、外固定层及外支撑层组成，芯轴从里至外依次包裹内固定层、中间层、外固定层和外支撑层，芯轴的直径为2mm-5mm，内固定层为PE薄膜，其厚度为0.5mm-1.5mm，中间层为单向带纤维材料，单向带纤维卷绕在内固定层上，单项带纤维方向与芯轴的轴心夹角为±45°；外固定层由塑料薄膜和隔离纸构成，外固定层的厚度为0.5mm-1.5mm，外支撑层采用塑料管，邵尔A硬度控制在50-80之间；其特征在于具体制备步骤如下：步骤1、线滚缠绕的玄武岩纤维在300mm/min-500mm/min速度下，通过导向板将玄武岩纤维牵引胶池中，在通过相关挤压工装刮除多余的胶浆，然后再经过导向板及挤压工装刮除多余的胶浆并加捻，捻度为30-50T/m，玄武岩纤维的纤维数量控制在捻后直径3mm-5mm之间，其邵尔A硬度控制在50-80之间，耐温度范围在-40℃-+160℃，根据每股玄武岩纤维的直径计算出所需纤维根数，具体数量为6股×18束×400根×0.13μm×10 -3 ，制备出玄武岩纤维的芯轴和中间层的单项布，然后进行裁切制备出规定的长度芯轴和单向布；步骤2、裁制宽度20mm-30mm、厚度为0.5mm-1.5mm的内固定层，以30mm/min-50mm/min速度、内固定层中心线与芯轴中心线夹角β为45°±5°方向包覆缠绕在芯轴上，实施过程缠绕厚度均匀，搭接处为3 mm -5mm，不能起褶皱；步骤3、纤维单向布作为中间层，其宽度30mm-50mm，厚度为0.15mm-0.18mm，尺寸裁制规定长度，纤维单向布的纤维方向与芯轴轴线α为45°±5°在内固定层外部，包覆缠绕速度控制在50 mm/min -100mm/min，根据复合材料螺旋弹簧的直径计算出包覆缠绕层数；实施过程缠绕厚度均匀，不能起褶皱；步骤4、裁制宽度30mm-50mm、厚度为0.5mm-1.5mm的外固定层，以30mm/min-50mm/min速度、外固定层中心线与芯轴中心线夹角β为45°±5°方向进行包覆缠绕在单向布上，缠绕层数1-3层，实施过程缠绕厚度均匀，搭接处为3 mm -5mm，不能起褶皱；步骤5、裁取外支撑层，其耐高温达到160℃，邵尔A硬度在50-80之间，软管直径控制在小于复合材料螺旋弹簧直径-0.2mm-0.5mm；然后将簧丝嵌入外支撑层中；步骤6、将包覆软管的簧丝缠绕在相应的内模上；步骤7、将外模和内模合上并锁定，锁紧力矩在50N.m-100 N.m锁定外模；步骤8、将模具放入恒温箱进行加热固化，固化后取出模具，打开模具取出样品，并去除外支撑层和外固定层，制备得到复合材料螺旋弹簧；加热固化条件如下：1)在25℃±2℃下，放置30min；2)以加热速率1℃-2℃/min升温，直至50℃±2℃，在此温度下保持30min；3)以加热速率1℃-2℃/min升温，直至100℃±2℃，在此温度下保持30min；4)以加热速率1℃-2℃/min升温，直至150℃±2℃，在此温度下保持30min；5)关闭恒温箱电源，自然降温至室温。