本發(fā)明涉及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試的碳纖維加載桿的制作工藝及碳纖維加載桿。

背景技術(shù)：

隨著全球溫室效應(yīng)的不斷加劇，全球氣候變暖成為當(dāng)今全球關(guān)注的主要問題。2015年12月12日，196個(gè)國(guó)家代表在巴黎簽署《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》，這份文件規(guī)定了2020年后溫室氣體排放量并提出了預(yù)防氣候變化的措施。中國(guó)作為一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，也確定了節(jié)能減排、技術(shù)升級(jí)和適應(yīng)氣候變化等方面的目標(biāo)。隨著中國(guó)汽車行業(yè)的迅速發(fā)展，節(jié)能、安全、環(huán)保是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三大主題，汽車零部件輕量化和智能設(shè)計(jì)理念成為了創(chuàng)新產(chǎn)品的新方向，一些汽車零部件由原來(lái)的金屬件被新型的復(fù)合材料如碳纖維材料所替代，大大減輕了車身的重量，降低了汽車的能耗，此外，汽車零部件的強(qiáng)度也比原先材料的強(qiáng)度有所提高。

現(xiàn)在大部分汽車測(cè)試連接桿都是采用鎂鋁合金制作，雖然鎂鋁合金的密度是鋼材的1/3，但仍然無(wú)法滿足輕量化設(shè)計(jì)需求，并且材料的使用費(fèi)用比較昂貴。碳纖維材料以其輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕、熱力學(xué)性能優(yōu)良、熱膨脹系數(shù)微小、具備可設(shè)計(jì)性、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等特點(diǎn)得到了廣泛關(guān)注。

但是現(xiàn)有技術(shù)中的碳纖維加載桿在制作完成后往往會(huì)出現(xiàn)碳纖維加載桿上各層結(jié)合不緊密的問題，從而會(huì)導(dǎo)致碳纖維加載桿整體的強(qiáng)度有所降低，在使用的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)彎曲或者斷裂的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了其正常的使用性能，更有甚者將會(huì)導(dǎo)致被檢測(cè)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在檢測(cè)的過(guò)程中甩出或者墜落，導(dǎo)致不必要的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷害。

所以亟需要提出一種用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試的碳纖維加載桿的制作工藝及碳纖維加載桿來(lái)保證其整體強(qiáng)度，使其在進(jìn)行汽車發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試時(shí)不會(huì)出現(xiàn)彎曲或者斷裂的現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試的碳纖維加載桿的制作工藝來(lái)解決碳纖維桿上各層結(jié)合不緊密而導(dǎo)致的碳纖維桿整體強(qiáng)度低的問題。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出一種用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試的碳纖維加載桿。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種碳纖維加載桿的制作工藝，包括：

步驟A：提供若干碳纖維預(yù)浸料；

步驟B：將M層所述預(yù)浸料在模具上進(jìn)行鋪布，M的數(shù)量大于等于二，所述模具為管體，所述模具兩端外表面上分別設(shè)置有N條鋪布起始線，N的數(shù)量大于等于二，且兩端設(shè)置的所述鋪布起始線一一對(duì)應(yīng)且對(duì)齊。當(dāng)M≥N時(shí)，將所述預(yù)浸料分N次鋪布，每次鋪布選擇不同的鋪布起始線作為起始端，且每次鋪布的層數(shù)大于等于一；當(dāng)M<N時(shí)，將所述預(yù)浸料分M次鋪布，每次鋪布選擇不同的鋪布起始線作為起始端，且每次鋪布的層數(shù)大于等于一。每鋪布一次進(jìn)行一次預(yù)壓實(shí)；

步驟C：將所述模具和預(yù)浸料進(jìn)行分段固化操作：將上述纏好帶的模具進(jìn)行分段固化處理：從室溫先升至80℃，保溫0.8h，再升至120℃，保溫1.5h；

步驟D：將所述模具和預(yù)浸料自然冷卻至60℃以下，并將所述預(yù)浸料進(jìn)行脫模得到碳纖維桿；

步驟E：將所述碳纖維桿兩端切邊；

步驟F：將所述碳纖維桿打磨；

步驟G：將所述碳纖維桿兩端分別與兩個(gè)金屬端膠接制成碳纖維加載桿。

作為一種碳纖維加載桿制作工藝的優(yōu)選方案，步驟A中的碳纖維預(yù)浸料為T300碳纖維預(yù)浸料。

作為一種碳纖維加載桿制作工藝的優(yōu)選方案，在所述步驟A與步驟B之間還包括：在所述模具上涂覆脫模劑。

作為一種碳纖維加載桿制作工藝的優(yōu)選方案，所述模具為管狀，所述模具的材料為45號(hào)鋼，所述模具表面進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理使其硬度達(dá)到HRC28-32。

作為一種碳纖維加載桿制作工藝的優(yōu)選方案，所述模具的外徑為43.5mm，長(zhǎng)度為650mm，厚度大于9.5mm，所述模具的兩端設(shè)置有長(zhǎng)100mm連接桿，所述連接桿上設(shè)置有脫模環(huán)，所述脫模環(huán)外徑為44mm。

作為一種碳纖維加載桿制作工藝的優(yōu)選方案，步驟B中所述M為24，所述N為14，所述鋪布起始線沿所述模具每一端的外表面的周向均勻分布，所述鋪布起始線依次標(biāo)記為1、2、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14，按照從1到14順序鋪布，鋪布層數(shù)依次為1/2/2/1/2/2/1/2/2/1/2/2/2/2、鋪布角度依次為90/0/0/90/0/0/90/0/0/90/0/0/0/0。

作為一種碳纖維加載桿制作工藝的優(yōu)選方案，每進(jìn)行兩次鋪布，進(jìn)行一次利用封箱膠帶的預(yù)壓實(shí)操作，所述帶速控制在2000r/min-2500r/min、帶距控制在1.6mm-3mm，張力控制在2.9kg-10kg。

作為一種碳纖維加載桿制作工藝的優(yōu)選方案，每次預(yù)壓實(shí)溫度控制在30℃-40℃，時(shí)間控制在0.5h-1h。

作為一種碳纖維加載桿制作工藝的優(yōu)選方案，步驟G中用于膠接碳纖維桿與金屬端的粘結(jié)劑是由環(huán)氧樹脂和固化劑混合制成。

一種碳纖維加載桿，使用如上述的碳纖維加載桿的制作工藝制作而成。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明通過(guò)每次鋪布選擇不同的鋪布起始線作為起始端，并且在鋪布過(guò)程中進(jìn)行多次預(yù)壓實(shí)，能夠有效減少碳纖維預(yù)浸料層與層之間的間隙，并且能夠均勻多層疊加鋪布，鋪布后整個(gè)碳纖維加載桿在周向的厚度，不會(huì)出現(xiàn)由于多次從一個(gè)位置開始鋪布而導(dǎo)致的碳纖維加載桿的厚度不均勻，進(jìn)而避免了碳纖維加載桿上各層結(jié)合不緊密現(xiàn)象的出現(xiàn)，有效提高了碳纖維加載桿整體的強(qiáng)度，避免了其在使用的過(guò)程中出現(xiàn)的彎曲或者斷裂現(xiàn)象，保證了其正常的使用性能，避免了造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷害。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)容和這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的碳纖維加載桿的制作工藝流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例一使用的模具示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的碳纖維加載桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中A-A向的剖視圖。

圖中標(biāo)記如下：

1-模具；2-碳纖維桿；3-金屬端；

11-脫模環(huán)；12-連接桿；13-鋪布起始線。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實(shí)施例一

如圖1-圖3所示，實(shí)施例一提供了一種碳纖維加載桿制作工藝，包括：

步驟A：提供一種碳纖維預(yù)浸料，碳纖維預(yù)浸料為T300碳纖維預(yù)浸料，預(yù)浸料沿形成碳纖維加載桿的長(zhǎng)度方向上的尺寸為585mm。T300的拉伸強(qiáng)度為3450MPa，拉伸模量為230GPa，密度為1.8g/cm3，斷裂伸長(zhǎng)率為1.5％，與其他金屬材料相比，具有更高的強(qiáng)度，在體積相同的情況下，有更小的質(zhì)量，更適合制作成零件來(lái)滿足工業(yè)上的輕量化需求。

步驟B：模具1上涂覆脫模劑，脫模劑為通用脫模劑，可以為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或其組合。

步驟C：將M層預(yù)浸料在模具1上進(jìn)行鋪布，M的數(shù)量大于等于二，模具1為管體，模具1兩端外表面上分別設(shè)置有N條鋪布起始線13，N的數(shù)量大于等于二，且兩端設(shè)置的鋪布起始線13一一對(duì)應(yīng)且對(duì)齊。當(dāng)M≥N時(shí)，將預(yù)浸料分N次鋪布，每次鋪布選擇不同的鋪布起始線13作為起始端，且每次鋪布的層數(shù)大于等于一；當(dāng)M<N時(shí)，將預(yù)浸料分M次鋪布，每次選擇不同的鋪布起始線13作為開始鋪布的起始，且每次鋪布的層數(shù)大于等于一。具體地，M為24，N為14，鋪布起始線13沿模具1每一端的外表面的周向均勻分布，鋪布起始線13依次標(biāo)記為1、2、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14，按照從1到14順序鋪布，鋪布層數(shù)依次為1/2/2/1/2/2/1/2/2/1/2/2/2/2、鋪布角度依次為90/0/0/90/0/0/90/0/0/90/0/0/0/0。

每次鋪布選擇不同的鋪布起始線13作為起始端，能夠有效減少預(yù)浸料層與層之間的間隙，并且能夠均勻多次疊加鋪布后整個(gè)碳纖維加載桿在周向的厚度，不會(huì)出現(xiàn)由于多次從一個(gè)位置開始鋪布而導(dǎo)致的碳纖維加載桿的厚度不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致的出現(xiàn)碳纖維加載桿上各層結(jié)合不緊密的現(xiàn)象，有效提高了碳纖維加載桿的整體強(qiáng)度，避免了其在使用的過(guò)程中出現(xiàn)的彎曲或者斷裂現(xiàn)象，保證了其正常的使用性能，避免了不必要的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷害。

通過(guò)不同鋪布角度變換進(jìn)行的預(yù)浸料的疊加，可以有效增加此碳纖維加載桿在各個(gè)方向上的強(qiáng)度，避免了使用同一鋪布角度會(huì)導(dǎo)致的單一方向上強(qiáng)度高而其他方向上強(qiáng)度低的問題。

此外，每次鋪布變換不同的鋪布起始位置、不同的鋪布層數(shù)和不同的鋪布角度，能夠使制得的碳纖維加載桿各個(gè)方向上的各項(xiàng)力學(xué)性能分布均衡，有利于碳纖維桿2承受各個(gè)方向上的力。

每進(jìn)行兩次鋪布，進(jìn)行一次利用封箱膠帶的預(yù)壓實(shí)操作，將已進(jìn)行部分鋪布的模具1立即放到纏帶機(jī)上纏繞封箱膠帶，帶速控制在2000r/min-2500r/min，帶距控制在1.6mm-3mm，張力控制在2.9kg-10kg，每次預(yù)壓實(shí)的溫度控制在30℃-40℃，時(shí)間控制在0.5h-1h。多次進(jìn)行預(yù)壓實(shí)可以有效保證整個(gè)碳纖維加載桿各層碳纖維預(yù)浸料之間緊密貼合，能夠均勻多次鋪布后整個(gè)碳纖維加載桿在周向的厚度，有效提高了碳纖維加載桿的整體強(qiáng)度，避免了其在使用的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)彎曲或者斷裂的現(xiàn)象，保證了其正常的使用性能，避免了不必要的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷害。

步驟D：將上述纏好封箱膠帶的包裹了預(yù)浸料的模具1進(jìn)行分段固化處理：從室溫先升至80℃，保溫0.8h，再升至120℃，保溫1.5h；

步驟E：將模具1和預(yù)浸料自然冷卻至60℃以下，并將預(yù)浸料進(jìn)行脫模得到碳纖維桿2。模具1為管狀，模具1的材料為45號(hào)鋼，模具1表面進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理使其硬度達(dá)到HRC28-32，表面光潔度Ra為0.2，直線度≤0.15mm，圓度≤0.02mm。模具1的外徑為43.5mm，長(zhǎng)度為650mm，厚度大于9.5mm，模具1的兩端設(shè)置有長(zhǎng)100mm的連接桿12，連接桿12上設(shè)置有脫模環(huán)11，脫模環(huán)11外徑為44mm，有助于脫模的順利進(jìn)行。

步驟F：將碳纖維桿2兩端切邊，兩端各切去25mm，保證拉桿軸長(zhǎng)度為535mm，保留內(nèi)孔凈尺寸切割線，上磨床加工至50mm±0.1mm，加工后兩端加厚部分長(zhǎng)度相同。

步驟G：將碳纖維桿2進(jìn)行打磨，第1-12次鋪布的厚度為制成品碳纖維加載桿的厚度，為3.25mm，第13-14次鋪布的厚度為工藝余量層，在此步驟中被打磨掉，從而保證得到?jīng)]有表面損傷、高質(zhì)量的碳纖維桿2。

步驟H：將碳纖維桿2的一端與一個(gè)金屬端3進(jìn)行膠接，晾干后上工裝進(jìn)行單面定位，并將碳纖維桿2的另一端與另一個(gè)金屬端3膠接，用于膠接碳纖維桿2與金屬端3的粘結(jié)劑是由環(huán)氧樹脂和固化劑混合制成。

金屬端3用于與碳纖維桿2相膠接的部位的形狀與尺寸與碳纖維桿2內(nèi)部的形狀與尺寸相適配，直接通過(guò)粘結(jié)劑將兩者固定即可。此外，金屬端3的形狀可以為多邊形，需要進(jìn)行纏繞工藝，使碳纖維桿2兩端分別形成與多邊形的金屬端3的端部形狀一致的多邊形，再分別通過(guò)粘結(jié)劑將碳纖維桿2與金屬端3膠接。

實(shí)施例二

如圖2-圖4所示，實(shí)施例二提供了一種碳纖維加載桿，此碳纖維加載桿使用如實(shí)施例一提出的碳纖維加載桿制作工藝制作而成。

此外，碳纖維加載桿還可以由金屬端3、金屬內(nèi)層及碳纖維桿2組成，碳纖維桿2包裹在金屬內(nèi)層的外表面上，并利用樹脂連接固定，金屬端3的端部采用套接形式與金屬內(nèi)層相連接且固定。金屬端3的形狀可以為圓形或者多邊形，根據(jù)使用碳纖維加載桿需要的不同場(chǎng)合及不同的強(qiáng)度，改變金屬端3、金屬內(nèi)層與碳纖維桿2連接處的截面形狀，從而提高金屬端3、金屬內(nèi)層與碳纖維桿2之間的連接強(qiáng)度。

注意，以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施方式的限制，上述實(shí)施方式和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明的要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。