本發(fā)明涉及汽車配件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種汽車排氣管及其生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

汽車排氣管是汽車，特別是內(nèi)燃機(jī)汽車，中重要的配件之一。其對汽車機(jī)身的作用而言，起到減震降噪，延長排氣消聲系統(tǒng)壽命的作用。對于一般的汽車而言，由于汽車的廢氣離開引擎時壓力很大，其產(chǎn)生的噪音可能會讓人感覺到發(fā)狂，這時起到主要消音的作用就是汽車的排氣管，在其內(nèi)部安裝消音器，大大的降低了汽車的噪音。而其主要工作原理是通過多通道使氣流分流，這些分流只見互相摩擦撞擊使得氣流的流速逐漸降低，如此反復(fù)循環(huán)，最終使得廢氣通過汽車的排氣管排放流出，使得噪音降低，從而達(dá)到日常汽車降低噪音的效果。

汽車排氣管的主要材質(zhì)是鐵素體不銹鋼，或含少量貴金屬Ni、Nb、Ti穩(wěn)定化處理的鐵素體不銹鋼。

由于排氣管在工作時，表面的溫度非常高，并且一般廠家不會進(jìn)行噴漆，因?yàn)榕艢夤軙L時間裸露在外面，會受到來自地面各種酸堿物質(zhì)、污水的傷害，再加上是處于高溫的工作環(huán)境，時間一長是排氣管外部難免會生銹。

同時，由于汽車的燃料是碳?xì)浠衔铮淙紵龝a(chǎn)生水。在排氣管中隨著溫度的降低，其會遇冷冷凝成液態(tài)，液態(tài)水會從排氣管中預(yù)設(shè)的排水孔中留出。但由于復(fù)雜的使用環(huán)境，會導(dǎo)致排水孔堵塞，積水只能從排氣管的尾段排出，在這個過程中，不可避免的會導(dǎo)致排氣管內(nèi)部腐蝕，并導(dǎo)致整個排氣管銹穿。在眾多的使用報告中，排氣管銹穿是非常常見的現(xiàn)象之一。

排氣管生銹或銹穿之后，不能修復(fù)，一般是整個更換排氣管。這給用戶造成極大的花費(fèi)，同時也造成廢物污染。

除此之外，因?yàn)殍F素體不銹鋼排氣管材質(zhì)是不銹鋼，重量較大。目前主流的設(shè)計方向是在保持強(qiáng)度的同時，實(shí)現(xiàn)輕量化，以達(dá)到汽車減重的目的。

碳纖維由于其堅固且重量輕，耐腐蝕，在高端車輛及特殊要求的排氣管中已經(jīng)有應(yīng)用。

CN 105804847 A公開了一種碳纖維汽車排氣管，包括：碳纖維排氣管本體，傾斜孔和散熱層，所述的碳纖維排氣管本體由至少兩層碳纖維層組成，碳纖維層按照0°、45°、180°、135°的順序疊層，所述的相鄰兩層碳纖維層的中間夾有玻璃纖維布。

但現(xiàn)有的碳纖維汽車排氣管，因?yàn)槌杀驹?，更主要的是因?yàn)閺?qiáng)度的原因，難以在汽車領(lǐng)域大規(guī)模推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種石墨烯纖維排氣管及其生產(chǎn)工藝(制備方法)，能夠全面替代碳纖維排氣管。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種汽車石墨烯纖維排氣管，其由石墨烯纖維經(jīng)由纖維纏繞成型工藝制備得到。

石墨烯既是最薄的材料，也是最強(qiáng)韌的材料，斷裂強(qiáng)度比最好的鋼材還要高200倍。同時它又有很好的彈性，拉伸幅度能達(dá)到自身尺寸的20％。它是目前自然界最薄、強(qiáng)度最高的材料。

因此，相較于傳統(tǒng)的鐵素體不銹鋼排氣管，石墨烯纖維排氣管可以做的很薄，強(qiáng)度又遠(yuǎn)超鐵素體不銹鋼排氣管，因此其重量可以很輕，只有傳統(tǒng)鐵素體不銹鋼排氣管重量的1/30左右。

相較于碳纖維排氣管，本發(fā)明的石墨烯纖維排氣管強(qiáng)度是其30倍，但重量只有其1/4左右，因此其可以全面替代碳纖維排氣管。

本發(fā)明的纖維纏繞成型工藝為濕法纏繞。

現(xiàn)有技術(shù)的濕法纏繞是將纖維集束(紗式帶)浸膠后，在張力控制下直接纏繞到芯模上，然后在烘箱或加熱釜內(nèi)將熱量通過輻射、傳導(dǎo)和對流等方式傳遞到制件，以將其固化成型。

現(xiàn)有技術(shù)的濕法纏繞，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，一般要采用分層固化工藝。即在芯模上先纏繞一定厚度的纖維，使其固化，再纏繞第二次，然后再使其固化，按照該方法依次進(jìn)行直至產(chǎn)品厚度達(dá)到要求。分層固化盡管有種種優(yōu)點(diǎn)，但其缺陷同樣明顯，其由于多次固化、多次纏繞，造成生產(chǎn)效率低下，能源消耗增加，不適合大批量的產(chǎn)品生產(chǎn)。

為克服該缺陷，本發(fā)明的目的之一還在于提供一種石墨烯纖維汽車排氣管的生產(chǎn)方法。

一種汽車石墨烯纖維排氣管的生產(chǎn)方法，包括：其采用電加熱芯模，石墨烯纖維集束浸膠后，在張力控制下直接纏繞到電加熱芯模上；在纏繞初期對芯模進(jìn)行100-120℃之間的恒溫加熱，直至纏繞的石墨烯纖維層厚度達(dá)到預(yù)設(shè)纏繞厚度的1/4；然后，以5-10℃/0.1mm纏繞厚度的升溫速率對芯模進(jìn)行梯度升溫，直至達(dá)到預(yù)設(shè)纏繞厚度，纏繞停止；隨后芯模在140-160℃之間進(jìn)行恒溫加熱，直至完成石墨烯纖維排氣管的固化成型。

本發(fā)明的石墨烯纖維汽車排氣管的生產(chǎn)工藝由于纏繞和固化在一體機(jī)上完成，因?qū)τ诤癖跉んw可以在纏繞的初期對芯模進(jìn)行恒溫加熱，使纏繞的石墨烯纖維層逐漸固化，當(dāng)纏繞到一定厚度時進(jìn)行梯度升溫，使內(nèi)纏繞層固化，同時將熱量傳遞到外層已纏繞和正在纏繞的復(fù)合材料，逐漸由內(nèi)到外實(shí)現(xiàn)纏繞的同時進(jìn)行固化，當(dāng)達(dá)到預(yù)定纏繞厚度后，纏繞停止，固化繼續(xù)進(jìn)行，直至完成整個殼體的固化成型，從而實(shí)現(xiàn)纏繞的連續(xù)進(jìn)行，克服了傳統(tǒng)濕法纏繞需要多次固化、多次纏繞的缺陷。

本發(fā)明的生產(chǎn)工藝采用電加熱芯模，排氣管固化時的溫度是由內(nèi)向外逐漸傳遞的，排氣管也是逐層固化。固化時芯模的熱量和內(nèi)層固化反應(yīng)放出的熱量傳遞給外層，致使外層升溫速度加快，排氣管沿徑向的固化速度也越來越快，最終導(dǎo)致筒體表面層溫度迅速升高，并快速完成固化過程。因此本發(fā)明的石墨烯纖維排氣管能夠迅速固化，生產(chǎn)效率能夠大幅提高。

優(yōu)選的，在纏繞初期對芯模進(jìn)行恒溫加熱時，加熱溫度為100-110℃，進(jìn)一步優(yōu)選105℃。

進(jìn)行梯度升溫時，升溫速率優(yōu)選5-8℃/0.1mm纏繞厚度，進(jìn)一步優(yōu)選5-6℃/0.1mm纏繞厚度。

優(yōu)選的，纏繞時上下兩層石墨烯纖維集束交叉角度為30-90度，優(yōu)選45-90度。

本發(fā)明通過采用電加熱芯模的濕法纏繞工藝，能夠快速制備得到石墨烯纖維汽車排氣管。所述工藝能夠使得石墨烯纖維排氣管足夠牢固，能夠達(dá)到甚至超過鐵素體不銹鋼，同時加工快速容易。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實(shí)施例1

一種汽車石墨烯纖維排氣管的生產(chǎn)方法，包括：其采用電加熱芯模，石墨烯纖維集束浸膠后，在張力控制下直接纏繞到電加熱芯模上；在纏繞初期對芯模進(jìn)行100℃下的恒溫加熱，直至纏繞的石墨烯纖維層厚度達(dá)到預(yù)設(shè)纏繞厚度的1/4；然后，以5℃/0.1mm纏繞厚度的升溫速率對芯模進(jìn)行梯度升溫，直至達(dá)到預(yù)設(shè)纏繞厚度，纏繞停止；隨后芯模在140℃下進(jìn)行恒溫加熱，直至完成石墨烯纖維排氣管的固化成型。

實(shí)施例2

一種汽車石墨烯纖維排氣管的生產(chǎn)方法，包括：其采用電加熱芯模，石墨烯纖維集束浸膠后，在張力控制下直接纏繞到電加熱芯模上；在纏繞初期對芯模進(jìn)行120℃下的恒溫加熱，直至纏繞的石墨烯纖維層厚度達(dá)到預(yù)設(shè)纏繞厚度的1/4；然后，以10℃/0.1mm纏繞厚度的升溫速率對芯模進(jìn)行梯度升溫，直至達(dá)到預(yù)設(shè)纏繞厚度，纏繞停止；隨后芯模在160℃下進(jìn)行恒溫加熱，直至完成石墨烯纖維排氣管的固化成型。

實(shí)施例3

一種汽車石墨烯纖維排氣管的生產(chǎn)方法，包括：其采用電加熱芯模，石墨烯纖維集束浸膠后，在張力控制下直接纏繞到電加熱芯模上；在纏繞初期對芯模進(jìn)行110℃下的恒溫加熱，直至纏繞的石墨烯纖維層厚度達(dá)到預(yù)設(shè)纏繞厚度的1/4；然后，以6℃/0.1mm纏繞厚度的升溫速率對芯模進(jìn)行梯度升溫，直至達(dá)到預(yù)設(shè)纏繞厚度，纏繞停止；隨后芯模在150℃下進(jìn)行恒溫加熱，直至完成石墨烯纖維排氣管的固化成型。

對實(shí)施例1-3制備得到的石墨烯纖維汽車排氣管進(jìn)行檢測，其厚度只有傳統(tǒng)鐵素體不銹鋼排氣管的1/5，其抗沖擊能力超過鐵素體不銹鋼排氣管，且不腐蝕，因此可以全面替代碳纖維排氣管。