【地坪网资讯】张小燕，席长飞，王大鹏，王庆明
(北京中材汽车复合材料有限公司，北京102101)
摘要:采用玻璃纤维/环氧树脂为原材料，根据纤维缠绕/手糊复合成型工艺制得FRP板簧，对其进行静载及疲劳性能测试。结果证明，其各性能指标均满足设计要求。
关键词:复合材料，板簧，纤维缠绕，复合工艺

近年来，在汽车轻量化发展大趋势下，汽车各部件的轻量化发展的重视度日益提高。相关科院院所、企业单位将汽车零部件的轻量化作为重要研究课题。汽车悬挂系统中弹性元件钢板簧由于在汽车总重中占有较大比重，该部件的轻量化显得意义重大。
玻璃纤维和环氧树脂复合得到的复合材料板簧用于重卡、轻卡、客车等中代替钢板簧。对于传统的货车和客车，复合材料板簧不仅能够起到改善车辆的运行特性，并且能够减轻重量，节约能耗，提高舒适度［1，2］。国外该研究已经达到一定水平［3］，而国内由于受人们的一些认识及研究水平的限制，复合材料板簧还处于研发阶段，未实现商业化应用。本文中以北京中材汽车复合材料有限公司自制的一款变厚变宽等截面积的复合材料板簧为研究对象。
1原材料
1.1增强材料
考虑到材料使用温度范围、力学性能、结构使用及工艺性等因素，且碳纤维的高模量导致过硬而不适合使用，我们在制作单片厚簧时，多选用玻璃纤维作为增强材料。在本文中，使用的增强材料为E-璃纤维，起到承载的作用，板簧在受力过程中由基体将外力传递给纤维，同时纤维与纤维之间的界面剪切力由基体承受。在制备过程中，纤维需始终保持伸直状态，以使其实现最大的承载功能。E玻纤的性能参数［4］如表1所示

1.2树脂的选择
对于基体材料，主要考虑其在工作过程中长期反复受力作用，应具有较好的耐疲劳性，耐腐蚀性能，且具有一定的韧性以及低毒性、低刺激性等因素，且需价格合理。经过反复的试验，最终选择了高温固化的环氧树脂作为基体材料。
1.3单向板性能测试
采用E-玻璃纤维增强环氧树脂，通过纤维缠绕的方式制备单向板，对其进行力学性能测试。以此验证玻璃纤维与环氧树脂的性能及板簧制备工艺过程是否合理可用，单向板各项力学性能数据见表2。

通过对以上数据的分析可知，E-玻璃纤维增强环氧树脂复合材料高温配方的力学性能优势较明显，基本能够达到制备复合材料板簧所需的材料性能指标，确定C配方为复合材料板簧制造配方。
2成型工艺路线
当前复合材料板簧的制备方法有纤维缠绕、模压成型、RTM等工艺，但这些工艺也各自存在一定的问题。缠绕工艺生产效率较高，但是存在层间结合力不强，易劈裂等现象，增加环向的玻璃纤维可以改善层间结合情况。
针对以上工艺的缺陷，本文主要采用纤维缠绕/手糊成型制备变宽变厚等截面积的复合材料板簧，通过玻璃纤维纱与玻璃纤维布预浸料相结合的增强材料形成非单向缠绕，使得板簧在不同方向具有较好的强度，综合性能得到提高。其工艺流程路线见图1。