CN103978701A - 复合材料风道 - Google Patents

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王峰
陈征辉
张守玉
孙攀
钱星宇
龚素平
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/44—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/24—Devices purely for ventilating or where the heating or cooling is irrelevant
    • B60H1/26—Ventilating openings in vehicle exterior; Ducts for conveying ventilating air
    • B60H1/262—Openings in or on the vehicle roof

Abstract

本发明公开一种复合材料风道，采用五面体结构，包括依次相连的第一面、第二面、第三面、第四面、第五面，第一面、第五面分别为与汽车内顶壁、侧壁的连接面，第一面、第五面分别采用胶接或/和金属铆接与汽车内顶壁、侧壁连接，该种复合材料风道采用复合材料预浸料为原材料，经过热压罐或真空袋压加热加压固化成型得到；相比于传统金属材料或通用塑料风道，该复合材料风道拥有良好的力学强度和韧性，具有较轻的重量，同时具有优异的耐疲劳性和抗腐蚀性能，具有良好的抗老化性、耐候性和较好的表面光洁度。

Description

复合材料风道
技术领域
    本发明涉及一种复合材料风道。
背景技术
    复合材料风道主要用于汽车上，用于将车厢中制冷和保暖的设备的出风均匀地送入车厢内以保持车身温度。目前传统的用于汽车上的风道材料多为金属材料和高分子材料。传统金属风道多用铝合金材料，铝金属材料较重，抗疲劳性差，易在抗震救灾、野外救护、石油勘测、地质勘测等活动时长时间颠簸而出现损伤的情况。铝的导热系数较高，在寒冷气候用暖气加热时，暖气在风道中传输时热量损耗较大，保暖需要更多的能量，能耗更多，不符合节能的要求；通用高分子材料的耐候性、耐老化性和抗腐蚀性差，该材质风道长时间工作在极端环境条件下容易损伤，不能满足正常使用要求。
    和传统金属材料相比，复合材料有着更低的重量，更好的抗疲劳性，可用于越野型汽车在山路、草地，沙漠等恶劣环境下行驶，低导热系数，保持风道内空气温度，减少热量的损失，降低能耗；和传统高分子材料相比，复合材料有着更高的强度和韧性，抗腐蚀性能，具有良好的抗老化性、耐候性，增加风道在长时间户外行驶的使用寿命，具有较好的表面光洁度，利于风道中空气流通时的能量损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合材料风道，解决传统金属材料和高分子风道的缺陷，金属风道多用铝合金材料，铝金属材料较重，抗疲劳性差，易在抗震救灾、野外救护、石油勘测、地质勘测等活动时长时间颠簸而出现损伤的情况。铝的导热系数较高，在寒冷气候用暖气加热时，暖气在风道中传输时热量损耗较大，保暖需要更多的能量，能耗更多，不符合节能的要求；通用高分子材料的耐候性、耐老化性和抗腐蚀性差，该材质风道长时间工作在极端条件下容易损伤，不能满足正常使用要求。
本发明的解决方案是：
一种复合材料风道，采用五面体结构，包括依次相连的第一面、第二面、第三面、第四面、第五面，第一面、第五面分别为与汽车内顶壁、侧壁的连接面，第一面、第五面分别采用胶接或/和金属铆接与汽车内顶壁、侧壁连接，该种复合材料风道采用复合材料预浸料为原材料，经过热压罐或真空袋压加热加压固化成型得到。
进一步地，复合材料预浸料为碳纤维预浸料或者玻璃纤维预浸料，复合材料预浸料所用树脂的含量为32%~48%。
进一步地，复合材料预浸料所用树脂为阻燃性环氧树脂。
 进一步地，采用如下方法制备：    
 在铺覆预浸料之前在制备模具的两个凹角处，即第二面与第三面间、第三面与第四面间，铺放两条宽度为15-25mm的预浸料小条，然后再铺放预浸料；
 铺覆完预浸料后铺覆上辅助材料；
 在辅助材料之上铺放一层硅橡胶作为外模；
 最后固化成型，得到复合材料风道。
进一步地，将复合材料预浸料铺覆至模具上，使用真空袋对其抽取真空，加热并施加压力后热压成型。
进一步地，所述热压成型提供的压力为0.1~0.3MPa。
本发明的有益效果是：
和传统金属材料相比，复合材料风道有着更低的重量，更好的抗疲劳性，可用于越野型汽车在山路、草地，沙漠等恶劣环境下行驶，低导热系数，保持风道内空气温度，减少热量的损失，降低能耗；
和传统高分子材料相比，复合材料风道有着更高的强度和韧性，抗腐蚀性能，具有良好的抗老化性、耐候性，增加风道在长时间户外行驶的使用寿命，具有较好的表面光洁度，利于风道中空气流通时的能量损失。
该风道更加适应装置在越野车、军用车、工程车等在极端环境下的使用要求。通过预先铺放预浸料小条，大幅度减少制品拐角处出现富树脂的缺陷。通过最后增加硅橡胶作为外模，通过硅橡胶让预浸料均匀受力，使固化过程树脂分布均匀，大幅减少制品表面缺陷，减少制品后处理时间。
附图说明
图1是本发明实施例的制备过程示意图。
图2是本发明实施例截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例
实施例一种复合材料风道的制备方法，解决复合材料制品容易出现内部孔隙率高，树脂含量不可控并且分布不均匀等缺点，并且表面粗糙，后处理麻烦的问题。
如图1，一种复合材料风道，为一体成型结构。处理模具，在如图1所示的模具1的图1-1面用丙酮擦拭干净后涂上脱模材料。在制备模具1-2和1-3的拐角处预先铺覆上宽度为15-25mm的如2-1、2-2所示的预浸料小条。小条用于防止在真空袋压成型时阴模凹角处出现富树脂等缺陷。将预浸料2-3铺覆至模具1-1面上，随后将辅助材料铺覆在预浸料上面，最后打上真空袋密封完全后抽取真空。将其放入热压罐内加热固化。在固化过程中可施加0.1~0.3MPa压力。固化完全后脱模得到该复合材料风道。
    预浸料为玻璃纤维或碳纤维织物预浸料。所述预浸料所用树脂为环氧树脂。
    辅助材料分别为脱模布、隔离膜、玻璃纤维布、硅橡胶、透气毡、真空袋。
    实施例制备过程所述包括模具表面处理、预浸料裁剪、预浸料铺覆、固化成型、脱模。
实施例提供了一种复合材料风道及其制造方法，风道截面如图2。
碳纤维或玻璃纤维复合材料具有高的强度，比模量和低的重量，具有优异的抗老化性能，耐腐蚀性和耐候性，具有良好的抗疲劳性，同时具有低的导热系数，解决了传统金属风道重量大，耐疲劳性差，传热系数高导致风道空气散热快等缺点，传统塑料风道耐化学腐蚀差，易老化，耐候性差等缺点。特别适用于进行抗震救灾、野外救护、石油勘测、地质勘测等长时间恶劣环境下的使用，提高使用寿命。本实施例所用制备方法使用解决传统复合材料制品内部孔隙率高，树脂含量不可控并且分布不均匀，表面粗糙等缺点，提高产品质量并且减少工作时间。
    以上所述仅为本发明较佳实施例，并非用于限定本发明的实施范围。

Claims (6)

1.一种复合材料风道，其特征在于：该种复合材料风道采用五面体结构，包括依次相连的第一面、第二面、第三面、第四面、第五面，第一面、第五面分别为与汽车内顶壁、侧壁的连接面，第一面、第五面分别采用胶接或/和金属铆接与汽车内顶壁、侧壁连接，该种复合材料风道采用复合材料预浸料为原材料，经过热压罐或真空袋压加热加压固化成型得到。
2.如权利要求1所述的复合材料风道，其特征在于：复合材料预浸料为碳纤维预浸料或者玻璃纤维预浸料，复合材料预浸料所用树脂的含量为32%~48%。
3.如权利要求1所述的复合材料风道，其特征在于：复合材料预浸料所用树脂为阻燃性环氧树脂。
4.如权利要求1-3任一项所述的复合材料风道，其特征在于，采用如下方法制备：    
 在铺覆预浸料之前在制备模具的两个凹角处，即第二面与第三面间、第三面与第四面间，铺放两条宽度为15-25mm的预浸料小条，然后再铺放预浸料；
 铺覆完预浸料后铺覆上辅助材料；
 在辅助材料之上铺放一层硅橡胶作为外模；
 最后固化成型，得到复合材料风道。
5.如权利要求4所述的复合材料风道的制备方法，其特征在于：将复合材料预浸料铺覆至模具上，使用真空袋对其抽取真空，加热并施加压力后热压成型。
6.如权利要求4所述的复合材料风道的制备方法，其特征在于：所述热压成型提供的压力为0.1~0.3MPa。
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