一種鋁合金碳纖維復(fù)合材料車輪及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車零部件領(lǐng)域，具體地涉及一種鋁合金+碳纖維復(fù)合材料車輪。
【背景技術(shù)】
[0002] (1)碳纖維復(fù)合材料
[0003] 碳纖維復(fù)合材料具有輕質(zhì)高強的特點，越來越被廣泛的應(yīng)用。碳纖維主要是由碳 元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有一般碳 素材料的特性，如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其 外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強度。碳纖 維比重小，因此有很高的比強度。
[0004] 碳纖維的比重不到鋼的1/4,碳纖維樹脂復(fù)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23000~43000Mpa亦高于鋼。因此CFRP的比強度即材料 的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm 3)以上，而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左 右，其比模量也比鋼高。
[0005] 碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復(fù)合，制成結(jié)構(gòu)材料。碳纖維增強 環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，其比強度、比模量綜合指標，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)材料中是最高的。在密度、剛 度、重量、疲勞特性等有嚴格要求的領(lǐng)域，在要求高溫、化學穩(wěn)定性高的場合，碳纖維復(fù)合材 料都頗具優(yōu)勢。
[0006] (2)車輪的輕量化及困難
[0007] 目前，人們希望制造重量更低的汽車部件，來降低汽車的重量，從而節(jié)約能源，提 高汽車的操控性能。目前，國內(nèi)外多家汽車車輪生產(chǎn)企業(yè)都嘗試將碳纖維用于汽車車輪的 生產(chǎn)。
[0008] 然而，在采用碳纖維復(fù)合材料制造車輪時，由于受環(huán)氧環(huán)氧樹脂性能的影響，其整 體散熱性能差，汽車高速行駛時輪胎內(nèi)腔的熱量得不到有效散發(fā)導致車輪輪輞部位熱量 積聚，從而易出現(xiàn)車輪變形失效問題，嚴重影響車輛行駛安全性。
[0009] 因此，迫切地需要生產(chǎn)一種既能實現(xiàn)輕量化，又能保證散熱效果的車輪。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有良好散熱效果的鋁合金+碳纖維復(fù)合材料車 輪。
[0011] 為了實現(xiàn)以上的目的，本發(fā)明提供了以下的技術(shù)方案：
[0012] 在本發(fā)明的一個方面，提供了一種鋁合金碳纖維復(fù)合材料車輪，其由鋁合金部分 (1) 和復(fù)合材料部分(2)所組成，其特征在于:所述的鋁合金部分包括車輪輪輻部分和車輪 部分輪輞部分，所述的車輪部分輪輞部分包括沿著車輪輪輻部分側(cè)面排列的花瓣狀突起； 所述的復(fù)合材料部分(2)附著在所述的車輪部分輪輞部分表面；以及，所述的復(fù)合材料部分 (2) 是由碳纖維層和金屬網(wǎng)層交替疊加組成的。
[0013] 在本發(fā)明優(yōu)選的方面，鋁合金部分（1)是由鍛造方法制成的。
[0014] 在本發(fā)明優(yōu)選的方面，所述的車輪部分輪輞部分的末端包括鉤狀結(jié)構(gòu)。
[0015] 在本發(fā)明優(yōu)選的方面，所述的碳纖維層是由T700碳纖維布所制成的。
[0016] 在本發(fā)明優(yōu)選的方面，所述的金屬網(wǎng)為鋁合金網(wǎng)，其中鋁合金絲的直徑為0.Οδ?. 2mm， 100-150 目，密度為 150-200 克 / 平方米。
[0017] 在本發(fā)明優(yōu)選的方面，所述的金屬網(wǎng)的鋁合金絲的直徑為0.1mm。
[0018] 在本發(fā)明優(yōu)選的方面，所述的復(fù)合材料部分(2)包括五層金屬網(wǎng)。
[0019] 在本發(fā)明的其他方面，還提供了制造以上的鋁合金碳纖維復(fù)合材料車輪的方法， 其特征在于，所述的方法包括步驟：（A)制造鋁合金部分（1);(B)將鋁合金部分（1)的表面上 依次纏繞碳纖維布和金屬網(wǎng)；（C)固化成型。
[0020] 本發(fā)明的技術(shù)方案帶來了以下的技術(shù)效果：（1)此方案易于使輪胎內(nèi)腔的熱量通 過輪輞傳導至鋁合金輪輻部分，進而散失掉；（2)此方案將多種材料結(jié)合使用，有易于推動 車輪輕量化效果。
【附圖說明】
[0021] 以下，結(jié)合附圖來詳細說明本發(fā)明的實施方案，其中：
[0022] 圖1是本發(fā)明一種鋁合金碳纖維復(fù)合材料車輪及其生產(chǎn)方法示意圖。
[0023] 圖2是本發(fā)明一種鋁合金碳纖維復(fù)合材料車輪及其生產(chǎn)方法中鋁合金輪輻部分及 一小段花瓣形輪輞的示意圖。
[0024] 圖中：1_鋁合金輪輻部分;2-碳纖維復(fù)合材料輪輞。
【具體實施方式】
[0025] 如圖1所示，本發(fā)明為一種鋁合金+碳纖維復(fù)合材料車輪及其生產(chǎn)方法，包括鋁合 金輪福部分1、碳纖維復(fù)合材料輪輞2。
[0026] 除非另外的說明，本發(fā)明中所使用的碳纖維布為：
[0027] (1 )T700碳纖維布，其為12k的纖維布，購自江蘇。
[0028]本發(fā)明中所使用的樹脂材料為:環(huán)氧樹脂，購自江蘇。
[0029] 本發(fā)明中所使用的金屬網(wǎng)為鋁合金網(wǎng)，其中鋁合金絲的直徑為0.1mm，100-150目， 密度為，150-200克/平方米。
[0030] 本發(fā)明中的輪輻部分為鋁合金鍛造制成的。
[0031] 在制造車輪過程中，鋪放T700碳纖維布的同時鋪放5層金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)與碳纖維布 呈交替結(jié)合形成碳纖維復(fù)合材料輪輞2,金屬網(wǎng)在鋪放過程中是連續(xù)的，在整個碳纖維復(fù)合 材料輪輞2的內(nèi)部接近于均布，即每層金屬網(wǎng)之間相隔不止一層碳纖維布。制造過程中首先 制造鋁合金輪輻部分，同時預(yù)制與車輪規(guī)格相匹配的金屬網(wǎng)，然后在鋁合金輪輻部分1伸出 的一小段上纏繞碳纖維布和金屬網(wǎng)2,最后再進行熱固化形成整體。
[0032] 按照以上所述的方法制成了如下的車輪，如表1所示：
[0033] 表1:本發(fā)明的鋁合金+碳纖維復(fù)合材料車輪的參數(shù)
[0034]

[0035] 對以上的試驗組和對照組進行以下的試驗：
[0036] (1)重量測量
[0037]稱量各組的車輪的重量，結(jié)果如下：
[0038] 表2:試驗組和對照組1、2的車輪的平均質(zhì)量

[0041] 結(jié)果表明：對照組1最輕、實驗組次之、對照組2最重。
[0042] (2)沖擊和徑向疲勞試驗
[0043] 按照彎曲疲勞試驗方法對試驗組和對照組1、2的車輪進行試驗，結(jié)果如表3所示：
[0044] 表3:試驗組和對照組1、2的車輪的試驗結(jié)果

[0046]結(jié)果表明：試驗組和對照組1、2都通過了 13度沖擊試驗和徑向疲勞試驗。徑向疲勞 試驗結(jié)果中1500000轉(zhuǎn)數(shù)的試驗組為達到試驗標準后手動停機。
[0047] (3)導熱試驗
[0048] 將以上試驗組和對照組1、2各組車輪裝胎后進行試驗，通過溫度傳感器收集和記 錄輪輞處的溫度信息。
[0049] 記錄如下：
[0050] 表4:各組車輪在試驗10分鐘時的溫度T1

?〇〇52?~以上的數(shù)據(jù)說明：試驗組的結(jié)構(gòu)形式對車輪散熱起到了顯著作用。
[0053]從以上的各組實驗的數(shù)據(jù)可以看出，試驗組的車輪在重量和散熱性能上綜合來看 是最好的。
[0054]以上僅就本發(fā)明較佳的實施例做了說明，但不能理解為是對權(quán)利要求的限制。本 發(fā)明不僅局限于以上實施例，輪輻部分伸出一小段長度是可以變化的，此一小段的形狀可 以是花瓣形也可以是齒形?？傊?，凡在本發(fā)明獨立權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)所作的各種變化 均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種鋁合金碳纖維復(fù)合材料車輪，其由鋁合金部分（1)和復(fù)合材料部分(2)所組成， 其特征在于:所述的鋁合金部分包括車輪輪輻部分和車輪部分輪輞部分，所述的車輪部分 輪輞部分包括沿著車輪輪輻部分側(cè)面排列的花瓣狀突起;所述的復(fù)合材料部分(2)附著在 所述的車輪部分輪輞部分表面；以及，所述的復(fù)合材料部分(2)是由碳纖維層和金屬網(wǎng)層交 替疊加組成的。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金碳纖維復(fù)合材料車輪，其特征在于，鋁合金部分（1)是 由鍛造方法制成的。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金碳纖維復(fù)合材料車輪，其特征在于，所述的車輪部分輪 輞部分的末端包括鉤狀結(jié)構(gòu)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金碳纖維復(fù)合材料車輪，其特征在于，所述的碳纖維層是 由T700碳纖維布所制成的。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金碳纖維復(fù)合材料車輪，其特征在于，所述的金屬網(wǎng)為鋁 合金網(wǎng)，其中鋁合金絲的直徑為0.05-0.2mm，100-150目，密度為150-200克/平方米。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋁合金碳纖維復(fù)合材料車輪，其特征在于，所述的金屬網(wǎng)的鋁 合金絲的直徑為0.1mm。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金碳纖維復(fù)合材料車輪，其特征在于，所述的復(fù)合材料部 分(2)包括五層金屬網(wǎng)。8. 用于制造權(quán)利要求1-7中任一項所述的鋁合金碳纖維復(fù)合材料車輪的方法，其特征 在于，所述的方法包括步驟：（A)制造鋁合金部分（1); (B)將鋁合金部分（1)的表面上依次纏 繞碳纖維布和金屬網(wǎng)；以及(C)固化成型。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鋁合金碳纖維復(fù)合材料車輪及其制造方法，其由鋁合金部分(1)和復(fù)合材料部分(2)所組成，其特征在于：所述的鋁合金部分包括車輪輪輻部分和車輪部分輪輞部分，所述的車輪部分輪輞部分包括沿著車輪輪輻部分側(cè)面排列的花瓣狀突起；所述的復(fù)合材料部分(2)附著在所述的車輪部分輪輞部分表面；以及，所述的復(fù)合材料部分(2)是由碳纖維層和金屬網(wǎng)層交替疊加組成的。本發(fā)明所述的復(fù)合材料車輪的有益技術(shù)效果在于：車輪散熱和輕量化是車輪的兩個重要性能指標，此方案易于使輪輞內(nèi)部熱量傳到至鋁合金部分；此方案易于使熱量通過鋁合金部分散失掉；此方案將多種材料結(jié)合使用，有易于推動車輪輕量化效果；以及此方案成型工藝簡單。
【IPC分類】B60B21/00, B60B5/02
【公開號】CN105711330
【申請?zhí)枴緾N201610200247
【發(fā)明人】張偉, 張東輝, 曹建強, 阿拉騰
【申請人】中信戴卡股份有限公司