碳纤维部件加工有一体烤铸成型,也有拼接粘合成型。两种成型方式各有优缺利弊,但总的来说一体成型的碳纤维车架对产品性能更有利,难度也更大。随着国内车企碳纤技术、设计和工艺的整体跟进,碳纤车市场让业界充满期待,下面借助江苏祺洋航的碳纤维产线流程,看看碳布是如何一步一步化身为高性能车架的。
一、预型
Step 1:首先是织纱并将碳纱制成各种规格的碳纤维复合材料,织纱的过程类似于织布,然后将碳布浸泡相应的树脂溶液然后干燥成型以固着碳布,为了防止碳纱变形一般都会用冷库存放。
Step 2:把织好的纱布进行划纱处理,为后面的裁剪做准备。
Step 3:对碳纱进行科学裁剪,并对每片碳布详细标注,每个碳纤车架是由上百种不同的碳布制成,大张碳布会先被大致切成容易操作的片状。一部车架大概由500多块独立碳布拼贴而成。每个车型又需要特定种类的碳布,即使使用相同的模具,但碳纤维布用量也存在差异,所以碳纤维车更像是一辆“拼”起来的车。
设定尺寸、形状规格裁剪成容易操作片状
裁剪后的片状
Step 4:现代碳纤车架都使用一体成型的前三角,需要把之前卷制好的头管、上管、下管、立管五通部分放到内模中拼接成一体,预型过程还要穿入气袋,缠上风嘴,为下一步成型充气做好准备。在自行车产业里,真正的一体成型很少见,大多数都是先合成出自行车的前三角(上管、立管、下管),再将后上叉和后下叉与前三角粘结在一起,这中方法也称为单体法。目前还没有车架完全一体成型,至少会有四个接合点,分别是后上叉两个,后下叉两个。
一体车把
车架前三角
Step5:进入成型阶段,就是将卷制好的产品放置于成型模具中经高温挤压成型,碳纤维的模具也是技术和成本集中的环节,每个尺寸的车架都有对应的模具。碳架烤制的温度约是150度,加温加压(充气)让其中的树脂性质变化,并溢出多余的树脂,成为非常坚固的碳架。成型后要截掉气嘴,抽出气袋,并处理表面的毛糙。
成型入膜阶段
三、装配
Step1:对于不能一体成型的部分,就要通过部件之间特殊胶水粘合成型,然后通过高温烘烤固着成完整的整体。这时,胶好的车架会被装夹在特制的碳纤夹具上,送入固化炉中进行固化处理,当固化处理完成后,车架就可以从固化炉中取出,并且从夹具上取下来了。
Step2:把所有的孔(走线、水壶架)钻好,接合部分要铣出公母阶,在这个过程需要使用高精度的数控机床,套管尺寸要分毫不差。
Step3:再经过打磨清洗后就可以粘合了,粘合部位还要包碳纱加固,放进烤箱进行烤胶让它们紧紧接合,这样一个粗胚车架就算完成了。
三、补土
Step 1:对车架进行手打磨并进行整修处理。粗胚车架要经过打磨、补土(把不平的地方补平)、粗磨细磨等一系列的步骤让车架表面光滑。特别是要将合模线,粘合处打磨平整。这些步骤都很耗费人工。
打磨修正
补土找平
四、涂装
Step 1:经过打磨、修整后的车架就可进行涂装前处理了,喷涂底漆,有的时候底漆也在补涂流程时做完。
Step 2:接着喷色漆、喷止漆,每一步喷漆后都要进入烤箱烤漆,所以比较耗时和费人工。
Step 3:在喷止漆完成后就开始贴标了,其中湿转印贴花(这里我们称为水标)要在上清漆(面漆)之前进行。然后一部漂亮且高能的碳架就完成了。
(破风车把)小姐姐在贴水标
注:每一个成型零件在进行粘接之前都会进行全面的视觉检查。粘结后,检查车架是否对齐。进入涂漆过程之前检查表面质量,最后在完成涂漆之后检查涂装是否完成,然后再进行成品打包或者装整车。同时还要对车架和前叉进行了10%的刚度测试随机抽样。
多年来,从消费者的体感而言,碳纤维车架并没有太大变化。然而,站在行业角度,设计、生产、制作一个碳车架是一个耗时费力的过程。 对于这么一种既要安全、合规、坚固,又需要极致的轻盈的材料而言,正应了那句老话,细节决定成败。
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