本發(fā)明涉及一種三維編織熱塑性復(fù)合材料汽車輪圈及其制備與應(yīng)用，屬于熱塑性復(fù)合材料汽車結(jié)構(gòu)部件領(lǐng)域，該汽車輪圈包括三部分組成：三維混雜纖維編織汽車輪轂、單向/三維混雜編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)輪輻、纏繞/三維混雜編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)輪輞。其中三維混雜纖維編織輪轂采用混雜纖維的多維度編織結(jié)構(gòu)增強；單向/三維混雜編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)輪輻其中芯部采用單向纖維熱固性樹脂拉擠成型骨架制備，外部利用三維混雜纖維編織結(jié)構(gòu)增強；纏繞/三維混雜編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)輪輞的芯部采用單向纖維熱固性樹脂纏繞成型形成骨架，外部利用三維編織結(jié)構(gòu)增強。最終在織物結(jié)構(gòu)整體成型后，通過熱塑性樹脂高溫高壓注射成型或采用特定低粘度熱塑性樹脂真空灌注一體成型。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種熱塑性復(fù)合材料汽車結(jié)構(gòu)部件，特別涉及一種三維編織增強結(jié)構(gòu)的熱塑性樹脂基體的復(fù)合材料汽車輪圈結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

公開該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

目前的汽車輪圈基本為金屬材料，采用輕質(zhì)鋁合金材料為主，僅僅在部分高性能汽車和運動型賽車中為了實現(xiàn)輕量化和速度要求，采用了碳纖維復(fù)合材料輪圈。隨著汽車配件技術(shù)的不斷發(fā)展，對于汽車的輕量化和速度提升提出了更高的研究要求，因此利用碳纖維增強的復(fù)合材料制備汽車輪圈，成為目前汽車部件研究的熱點。目前輕質(zhì)鋁合金雖然比鋼鐵合金的密度小，但對于汽車輕量化的需求仍然無法滿足，而二維復(fù)合材料熱固性樹脂復(fù)合材料作為汽車輪圈材料，無法根本解決層間強度薄弱的問題，而且在加工效率方面也無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)。但發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：對于短切纖維采用注塑或模壓工藝制備的復(fù)合材料汽車輪圈部件，制作工藝復(fù)雜，對于較大載荷和復(fù)雜工況條件下，輪圈的連接性、整體強度穩(wěn)定性以及使用壽命都無法達到可靠要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述問題，本發(fā)明提供了一種三維編織熱塑性復(fù)合材料汽車輪圈的制備結(jié)構(gòu)，該汽車輪圈包括三部分組成：三維混雜纖維編織汽車輪轂、單向/三維混雜編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)輪輻、纏繞/三維混雜編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)輪輞。其中三維混雜纖維編織輪轂采用混雜纖維的多維度編織結(jié)構(gòu)增強；單向/三維混雜編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)輪輻其中芯部采用單向纖維熱固性樹脂拉擠成型骨架制備，外部利用三維混雜纖維編織結(jié)構(gòu)增強；纏繞/三維混雜編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)輪輞的芯部采用單向纖維熱固性樹脂纏繞成型形成骨架，外部利用三維編織結(jié)構(gòu)增強。最終在織物結(jié)構(gòu)整體成型后，通過熱塑性樹脂高溫高壓注射成型或采用特定低粘度熱塑性樹脂真空灌注一體成型。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的第一個方面，提供了一種三維編織熱塑性復(fù)合材料汽車輪圈，包括：三維混雜纖維編織汽車輪轂、單向/三維混雜編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)輪輻、纏繞/三維混雜編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)輪輞；

所述單向/三維混雜編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)輪輻其中芯部采用單向纖維熱固性樹脂拉擠成型骨架制備，外部利用三維混雜纖維編織結(jié)構(gòu)增強；

所述纏繞/三維混雜編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)輪輞的芯部采用單向纖維熱固性樹脂纏繞成型形成骨架，外部利用三維編織結(jié)構(gòu)增強。

三維立體編織技術(shù)是采用高性能纖維在厚度方向上增加貫穿纖維的立體編織技術(shù)，該技術(shù)通過多維度空間的纖維編織，引入了厚度的連續(xù)纖維長絲，通過纖維在軸向的高強度特性，極大的增加了Z軸方向的復(fù)合材料增強織物的強度性能，利用該技術(shù)形成的復(fù)合材料具有整體各向同性的力學(xué)結(jié)構(gòu)特點。同時熱塑性樹脂具有熱固性樹脂所不具備的反復(fù)模塑的可加工靈活性。

本發(fā)明的第二個方面，提供了一種三維編織熱塑性復(fù)合材料汽車輪圈的制備方法，包括：

將三維混雜纖維編織汽車輪轂、單向/三維混雜編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)輪輻、纏繞/三維混雜編織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)輪輞的三維織物結(jié)構(gòu)整體編織成型；

通過熱塑性樹脂高溫高壓注射成型或采用特定低粘度熱塑性樹脂體系的真空灌注一體成型。