專利名稱：一種碳纖維輪轂的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種碳纖維輪轂的制作方法。
背景技術：
目前，傳統自行車的主體結構，包括車架、前后叉以及輪圈等大都采用鐵質或不銹剛為材料。在自行車比賽中，為減輕自行車整體重量，逐漸以鋁合金材料代替鐵或不銹鋼材料。近來，又出現了以碳纖維材料作為自行車主體的趨勢，大多僅以車架或前后叉為該材料應用的范圍，但在講究競速的自行車賽車市場中，全車重量對速度而言是一極為重要的影響因素，所以全車應盡可能地利用質量輕盈的碳纖維打造車身。因而即使是輪圈，亦可以是以碳纖維為原料。碳纖維是一種力學性能優異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7-9倍，抗拉彈性模量為230_430Gpa亦聞于鋼。因為輪轂形狀特殊，通常如圖I及圖2所示，且對模具要求極高，模具的設計顯得非常重要。為了減少輪轂的重量，需要將輪圈做成空心形狀，于是加入了尼龍風管或橡膠進行內部定型，如何控制尼龍風管或橡膠的氣密性以及在制作過程中控制尼龍風管或橡膠的形狀變化都是需要解決的問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種能夠有效控制尼龍風管或橡膠的氣密性及形狀變化的制作碳纖維輪轂的方法。為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種碳纖維輪轂的制作方法，其特征在于，步驟為步驟I、準備專用模具，該模具包括上模及下模，在上模的底端及下模的頂端分別形成一與待制作碳纖維輪轂中部中空部位相適應的凸起，在上模與下模之間設有至少三塊側模，所有側模合圍后形成整圓，在每塊側模的內壁上設有一段與待制作碳纖維輪轂外緣U形槽相適應的圓弧凸起段，所有側模上的圓弧凸起段合圍后形成整圓，在所有側模中的任意兩塊上分別設有進樹脂口及出樹脂口，在設有出樹脂口的側模的圓弧凸起段上設有尼龍風管口 ；步驟2、選擇直徑大于待制作碳纖維輪轂的空腔直徑的直型尼龍風管，將該直型尼龍風管的兩端通過密封膠條密封，塑料導管固定在其中一端上，塑料導管穿過尼龍風管口使直型尼龍風管與大氣壓連通，直型尼龍風管的兩個密封端通過同樣規格的尼龍套管連接;步驟3、進行鋪層將整個輪轂的鋪層分為兩個部分即輪轂內側的U形部分和U形以外的部分，在鋪層時，先沿下模平鋪第一層碳纖維布，并將多余部分垂直立起，以同樣 的方法鋪第二層碳纖維布，結束后，在第二層碳纖維布的上方用同樣的方法鋪導流層，隨后，繼續用同樣的方法在導流層上鋪設兩層碳纖維布，完成后將直型尼龍風管套在碳纖維布上，將垂直部分的碳纖維布翻下與直型尼龍風管貼合，使碳纖維布整體呈現U形，合上上模后，根據輪轂寬度裁剪碳纖維布，沿直型尼龍風管鋪兩層并剪一個小孔將直型尼龍風管一端處的塑料導管引出，隨后合上側模，用塑料導管將模具內腔與外界相連，用真空泵將模具內腔內的空氣抽凈，利用大氣壓使直型尼龍風管定型；步驟4、合上側模后，通過真空灌注的方法通過進樹脂口相模具內灌注樹脂，多余樹脂從出樹脂口流出，待樹脂固化后，完成碳纖維輪轂的制作。優選地，所述上模及所述下模的裙邊分別為上衍生型及下衍生型。 優選地，所述出樹脂口的位置高于所述進樹脂口的位置。優選地，在步驟3中，所述碳纖維布在鋪設前需沿45°裁剪一定寬度及長度，寬度及長度根據所設計的輪轂大小而定。本發明將模具分為上下模具及三塊側模，上下模的裙邊設計成上下衍生型，主要 是為了在制作碳纖維輪轂時合模更方便，且各模具之間貼合性更強，不論是對于手糊成型、熱壓成型還是真空灌注，氣密性控制更佳。側模分為三塊，既利于脫模又方便模具制作。本發明可以不考慮對尼龍風管充氣所需的壓強大小問題，鋪層設計可以明顯改善因尼龍風管形狀不足導致的輪轂部分區域沒有纖維只有樹脂以及纖維布與模具間有空隙導致樹脂流動較快產生的疵點等問題。
圖I為需制作的碳纖維輪轂的主視圖；圖2為需制作的碳纖維輪轂的側視圖；圖3為本發明中所使用的模具示意圖。
具體實施例方式為使本發明更明顯易懂，茲以一優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。如圖I及圖2所示，為需制作的碳纖維輪轂3，該碳纖維輪轂3的中部形成中空部位4，其外緣為U形槽6。為制作上述碳纖維輪轂3，本實施例所公開的一種碳纖維輪轂的制作方法，其步驟為步驟I、準備專用模具，如圖3所示，該模具包括上模I及下模2，上模I及下模2的裙邊設計成上下衍生型，主要是為了在制作碳纖維輪轂時合模更方便，且各模具之間貼合性更強，不論是對于手糊成型、熱壓成型還是真空灌注，氣密性控制更佳。在上模I的底端及下模2的頂端分別形成一與待制作碳纖維輪轂3中部中空部位4相適應的凸起5，在上模I與下模2之間設有三塊側模，即為第一側模11、第二側模12及第三側模13，所有側模合圍后形成整圓，在每塊側模的內壁上設有一段與待制作碳纖維輪轂3外緣U形槽6相適應的圓弧凸起段7，所有側模上的圓弧凸起段7合圍后形成整圓，在第一側模11及第二側模12上分別設有進樹脂口 8及出樹脂口 9，出樹脂口 9的位置高于進樹脂口 8的位置，由于樹脂重力作用會向下流動，若樹脂從低處孔進高處孔出時意味著樹脂基本上已經滲透輪轂的各個區域，同時為了增加其重力效應，可以將出樹脂端相對墊高，這樣樹脂的浸潤更充分。在第一側模11的圓弧凸起段7上設有尼龍風管口 10。
上述模具的制作過程如下先制作上下模，用PVC塑料板在輪轂模型中間的空心出制作裙邊，將模型分為上下兩個部分在模型上，在裙邊任意位置固定一半球，用于定位。另取ー塊長方形PVC板，長度等于輪轂模型外周長，彎曲成圓形套在模型上，作為側邊的裙邊。在模型以及裙邊上打上脫模蠟，至少4適。打完后噴上模具膠衣，待模具膠衣完全固化后，利用手糊成型，先鋪30g/m2的表面氈，再糊樹脂，在 涂樹脂的過程中一定要注意除去氣泡。表面氈鋪好后繼續鋪短切氈，重復鋪短切氈的過程，直至玻璃纖維達到模具要求厚度。利用同樣的方法與步驟制作下摸。上下模完成后，拆除側邊裙邊，將輪轂外周分成三等分，在分界處制作相應的裙邊(也可用PVC塑料板)。裙邊制作完成后，與上下模相同的方法與步驟制作側模，側模需ー個一個制作，每做好ー個，拆除ー個。模具全部完成后，需要在相應位置打若干個螺絲孔，用于模具的連接。步驟2、選擇直徑大于待制作碳纖維輪轂3的空腔直徑的直型尼龍風管。在本實施例中，直型尼龍風管的直徑選為約10cm。將該直型尼龍風管的兩端通過密封膠條密封，塑料導管固定在其中一端上，塑料導管穿過尼龍風管ロ 10使直型尼龍風管與大氣壓連通，直型尼龍風管的兩個密封端通過同樣規格的尼龍套管連接，即尼龍套管的直徑約10cm。步驟3、進行鋪層將整個輪轂的鋪層分為兩個部分即輪轂內側的U形部分和U形以外的部分，在鋪層時，先沿下模2平鋪第一層碳纖維布，并將多余部分垂直立起，以同樣的方法鋪第二層碳纖維布，結束后，在第二層碳纖維布的上方用同樣的方法鋪導流層，隨后，繼續用同樣的方法在導流層上鋪設兩層碳纖維布，完成后將直型尼龍風管套在碳纖維布上，將垂直部分的碳纖維布翻下與直型尼龍風管貼合，使碳纖維布整體呈現U形，合上上模I后，根據輪轂寬度裁剪碳纖維布，沿尼龍風管鋪兩層并剪ー個小孔將尼龍風管一端處的塑料導管引出，將側模與側模以及側模與上下模接觸的區域全部用密封膠條密封，然后合模。用塑料導管將模具內腔與外界相連，并將導管與模具接觸處用橡皮泥密封，保證期氣密性，包括尼龍分管ロ。用真空泵將模具內腔內的空氣抽凈，利用大氣壓使直型尼龍風管定型。步驟4、將環氧樹脂與固化劑以100 2混合配比，將模具放入40°烘箱內，從進樹脂ロ 8進行真空灌注，直至出樹脂ロ 9有樹脂流出，待樹脂成為凝膠狀，停止抽氣，繼續將模具放在烘箱內使樹脂固化。待樹脂完全固化后(約2小吋)，即可進行脫摸，完成碳纖維輪轂的制作。
權利要求
1.一種碳纖維輪轂的制作方法，其特征在于，步驟為 步驟I、準備專用模具，該模具包括上模(I)及下模(2)，在上模(I)的底端及下模(2)的頂端分別形成一與待制作碳纖維輪轂(3)中部中空部位(4)相適應的凸起(5)，在上模(I)與下模(2)之間設有至少三塊側模，所有側模合圍后形成整圓，在每塊側模的內壁上設有一段與待制作碳纖維輪轂(3)外緣U形槽(6)相適應的圓弧凸起段(7)，所有側模上的圓弧凸起段(7)合圍后形成整圓，在所有側模中的任意兩塊上分別設有進樹脂口(8)及出樹脂口(9)，在設有出樹脂口(9)的側模的圓弧凸起段(7)上設有尼龍風管口(10)； 步驟2、選擇直徑大于待制作碳纖維輪轂(3)的空腔直徑的直型尼龍風管，將該直型尼龍風管的兩端通過密封膠條密封，塑料導管固定在其中一端上，塑料導管穿過尼龍風管口(10)使直型尼龍風管與大氣壓連通，直型尼龍風管的兩個密封端通過同樣規格的尼龍套管連接； 步驟3、進行鋪層將整個輪轂的鋪層分為兩個部分即輪轂內側的U形部分和U形以外的部分，在鋪層時，先沿下模(2)平鋪第一層碳纖維布，并將多余部分垂直立起，以同樣的方法鋪第二層碳纖維布，結束后，在第二層碳纖維布的上方用同樣的方法鋪導流層，隨后，繼續用同樣的方法在導流層上鋪設兩層碳纖維布，完成后將直型尼龍風管套在碳纖維布上，將垂直部分的碳纖維布翻下與直型尼龍風管貼合，使碳纖維布整體呈現U形，合上上模(I)后，根據輪轂寬度裁剪碳纖維布，沿直型尼龍風管鋪兩層并剪一個小孔將直型尼龍風管一端處的塑料導管引出，隨后合上側模，用塑料導管將模具內腔與外界相連，用真空泵將模具內腔內的空氣抽凈，利用大氣壓使直型尼龍風管定型； 步驟4、合模后，通過真空灌注的方法通過進樹脂口(8)相模具內灌注樹脂，多余樹脂從出樹脂口(9)流出，完成碳纖維輪轂的制作。
2.如權利要求I所述的一種碳纖維輪轂的制作方法，其特征在于所述上模(I)及所述下模(2)的裙邊分別為上衍生型及下衍生型。
3.如權利要求I所述的一種碳纖維輪轂的制作方法，其特征在于所述出樹脂口(9)的位置高于所述進樹脂口(8)的位置。
4.如權利要求I所述的一種碳纖維輪轂的制作方法，其特征在于在步驟3中，所述碳纖維布在鋪設前需沿45°裁剪一定寬度及長度，寬度及長度根據所設計的輪轂大小而定。
全文摘要
一種碳纖維輪轂的制作方法，其特征在于，步驟為準備專用模具，該模具包括上模及下模及至少三塊側模；選擇直徑大于待制作碳纖維輪轂的空腔直徑的直型尼龍風管，將該直型尼龍風管的兩端通過密封膠條密封，塑料導管固定在其中一端上，塑料導管穿過尼龍風管口使直型尼龍風管與大氣壓連通，直型尼龍風管的兩個密封端通過同樣規格的尼龍套管連接；再進行鋪層，合模后，經過真空灌注的方法完成碳纖維輪轂的制作。本發明可以不考慮對尼龍風管充氣所需的壓強大小問題，鋪層設計可以明顯改善因尼龍風管形狀不足導致的輪轂部分區域沒有纖維只有樹脂以及纖維布與模具間有空隙導致樹脂流動較快產生的疵點等問題。
文檔編號B29C70/36GK102653138SQ20121013627
公開日2012年9月5日 申請日期2012年5月3日 優先權日2012年5月3日
發明者張珊, 李煒, 郭珊珊 申請人:東華大學