[发明专利]复合材料管类结构接头的制造方法

说明书

本发明涉及一种复合材料管类结构接头的制造方法，其借助预浸材料包覆于芯形后予以加温成形，再去除粗胚内的芯形，仅保留外部的复合材料，形成一复合材料的接头，以提供一高强度且造型美观的接头结构，并可提高相关产品的性能及降低制作的成本。

目前一般接头，其材料多半是塑料或合金材料，故强度有限，且其成品的各部份转接处并非一流线圆滑的造型，不但影响其外观的美感，更易造成应力的集中，受力时转角处易破裂。若要提高其强度，则必须增加其体积或厚度等结构尺寸，整体重量相对提高，常无法符合目前消费的形态及需求。尤其必须同时符合质轻、美观、高强度、避免应力集中等条件的产品，如：自行车、轮椅、高级休闲运动用品等，该合金或塑料接头结构已渐无法满足市场的需求。

以自行车业为例，目前自行车车架的设计，均强调高结构强度、美观、质轻及避免应力集中等特性，因此自行车业对于其车架使用的接头也必须要求强度高、质量轻、造型美观及避免应力集中等四要件，如图5所示现有头管接头结构，其直立的头管30与水平的上管31及下斜的下管32等接合转角处，外形甚不圆顺，受力时极易造成该转角处因应力集中而破裂，而其整体外形转角处不够圆顺，已不符合目前讲求流线造型的消费形态。

而一般常见的复合材料自行车车架，虽大部分的管件是由复合材料制成，但其接头部份大多仍为一般合金材料，故仍然无法达到前述的要求。因此，有人提出一体成形复合材料车架的构想，其成型的方式是于一略大于车架的模具内以人工方式铺设复合材料，如此的制法有以下的缺陷：

1.模具费用极高：由于模具尺寸大，其造价高昂，且操作不易、使用率低。

2.劳力密集：必须以人工方式铺设复合材料于模具内，由于模穴形状复杂，铺设过程费时，且必须有熟练的技术方能确实将复合材料铺设于模穴内，制程费时费力，成本高昂。

为改善上述现有一体成型车架的缺点，本发明的主要目的在于：提供一种复合材料管类接头的制造方法，以快速生产强度高、质量轻、造形美观，且无应力集中现象的接头，主要先成形芯形，再于芯形表面包覆一层预力层，然后再包覆一层预浸材，而后经由入模、加温成形后，去掉芯形制成成品。

本发明为一种复合材料管类结构接头的制造方法，其特点在于：

先成形芯形：芯形的尺寸略小于成品的尺寸，

包覆预力层：于芯形表层包覆预力层，

包覆预浸材：于芯形及预力层的外部包覆复合材料的预浸材，至符合成品的尺寸，

入模：整体置入模具内并锁紧模具，

加温成形：加温至预浸材硬化成形，

除去芯形制成成品。

所述的复合材料管类结构接头的制造方法，其特点在于：芯形的材料可为聚脲树脂（PU）、聚苯乙烯（PS），去芯形时可以钻孔的方式除去芯形。

所述的复合材料管类结构接头的制造方法，其特点在于：芯形的材料可为低熔点金属，其熔点高于预浸材硬化的温度，去芯形时将温度提高至该金属的熔点，以将芯形熔去。

所述的复合材料管类结构接头的制造方法，其特点在于：芯形的材料可为盐类，去芯形时可以浸入水中溶化处理。

所述的复合材料管类结构接头的制造方法，其特点在于：预力层材料可为一般的发泡树脂（FOAMINGADHESIVE）或乙烯醋酸乙烯酯（EVA）等。

所述的复合材料管类结构接头的制造方法，其特点在于：若芯形是以二次发泡材料或热胀率较高的材料制成时，其预力层可省略。以下结合附图进一步说明本发明的制程特征及目的。

附图简要说明：

图1为本发明的流程示意图，

图2为本发明引以为例的自行车车架的示意图，

图3为本发明图2实施例的头管接头示意图，

图4为本发明头管接头芯形包覆预力层、预浸材示意图，

图5为现有的头管接头剖面示意图。

如图1所示，本发明为一种复合材料管类结构接头的制造方法，请同时参看图2、3、4所示，本发明以自行车架的接头为实施例作说明，本发明亦可应用于其他管类结构的接头，其主要的流程如下：

1、先成形芯形10：成形尺寸略小于接头20的芯形21，芯形21的材料可为聚脲树脂（PU）、聚苯乙烯（PS）、低熔点金属或盐类等，

2、包覆预力层11：于芯形21表面包覆一层预力层22，该预力层22可为一般的发泡树脂（FOAMINGADHESIVE）或乙烯醋酸乙烯酯（EVA）等，

3、包覆预浸材12：将复合材料的预浸材23包覆于预力层22外缘，至符合接头20的尺寸，

4、入模13：整体置入模具内，并锁紧模具，