[发明专利]一种复合材料螺旋弹簧的制备方法及设备

说明书

一种复合材料螺旋弹簧的制备方法及设备，包括可熔芯线、多层缠绕装置、编织装置、拉挤模具、牵引装置、可熔芯模、固化烤箱、熔化烤箱、芯模铸造模具和芯线拉挤模具，在可熔芯线上先缠绕包裹层，再编织形成编织层，进入拉挤模具，使树脂和纤维材料更加密实，编织层固化，再牵引送入可熔芯模，在可熔芯模内固紧，然后一起送入固化烤箱，在固化烤箱内进一步固化，然后送入熔化烤箱，进一步加热升温，将可熔芯模和可熔芯线熔融形成金属流体，金属流体一部分送入芯模铸造模具重新铸造成可熔芯模，另一部分送入芯线拉挤模具成型可熔芯线，开模后取出产品，经余料切除、磨平，得到成品。本发明自动化程度高，生产效率高，生产成本低，制品减重显著，耐磨耐用。

技术领域

本发明涉及一种复合材料螺旋弹簧的制备方法及设备，尤其涉及一种车用悬架复合材料螺旋弹簧的制备方法及设备。

背景技术

车用悬架螺旋弹簧轻量化的实现途径主要有结构优化和材料替换。结构优化即通过改进其结构达到轻量化的目的，具体实现方式主要是基于有限元方法并使用多种优化工具获得最佳轻量化结构形式，该方式已经优化至极限。而材料替换则是通过使用高性能先进轻质材料来替代普通金属材料来实现降低重量的目的，如高强度钢和复合材料等。

复合材料螺旋弹簧主要由各种纤维或纤维织物、树脂及各种助剂等组成，具有优异的机械性能、热稳定性、耐化学防腐性，且重量较轻(同体积复合材料螺旋弹簧比钢质螺旋弹簧减重40～75％)，复合材料螺旋弹簧在应用上具有非常广阔的前景。

复合材料螺旋弹簧因其材料和生产方法与金属弹簧完全不同，金属弹簧的生产设备不再适用；若采用手工生产制造复合材料螺旋弹簧，存在生产效率低，成型后存在应力集中、表面粗糙、人为差异大等不良问题。由此可见，复合材料螺旋弹簧的批量生产亟需研发生产效率高、自动化程度高的生产设备及生产方法。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种复合材料螺旋弹簧的制备方法及设备。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种复合材料螺旋弹簧的制备方法，包括以下步骤：

S1，选择一种芯线作为簧丝芯部，该芯线为低熔点合金；

S2，在芯线表面，采用纤维材料按照设定角度和设定方向，在芯线表面缠绕形成若干层纤维包裹层，得到簧丝半成品A，纤维材料预浸树脂；

S3，选用纤维带在簧丝半成品A外表面编织形成编织层，将具有编织层的簧丝半成品A送入拉挤模具中，得到簧丝半成品B；其中，纤维带浸渍树脂或弹性流体材料；当浸渍树脂时，进入步骤S4；当浸渍弹性流体材料时，进入步骤S5；当纤维带预浸弹性流体材料时，弹性流体材料在拉挤模具中固化成型后形成一层弹性保护膜；

S4，纤维带预浸树脂情况下，编织层和纤维包裹层在拉挤模具中受热进一步挤压，且在获得的簧丝半成品B上套上一个弹性保护管，对弹性保护管加热，使弹性保护管受热收缩包裹着簧丝半成品B，按照设定长度切割得到第一簧丝半成品C，进入步骤S6；

S5，纤维带预浸弹性流体材料时，编织层在拉挤模具中受热固化，将簧丝半成品B送入芯模内并夹紧，放置好后切割得到设定长度的第二簧丝半成品C，进入步骤S7；

S6，将第一簧丝半成品C送入芯模内并夹紧，制得簧丝半成品D，进入步骤S7；

S7，将第二簧丝半成品C或簧丝半成品D送入固化烤箱，升温至设定的固化温度，就制得螺旋弹簧半成品E；

S8，将螺旋弹簧半成品E送入熔化烤箱，将温度升至芯模的熔化温度，使芯线和芯模熔化，纤维材料、纤维带、弹性保护管的熔化温度都高于芯线和芯模的熔化温度，芯线和芯模熔化形成金属熔体，金属熔体一部分流入芯模铸造模具重新铸成芯模，另一部分流入芯线的拉挤模具重新制得芯线，制得螺旋弹簧半成品F；