CN104386129A - 一种纤维增强复合材料汽车水箱横梁及其制作方法 - Google Patents

一种纤维增强复合材料汽车水箱横梁及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于复合材料成型领域，提供了一种纤维增强复合材料汽车水箱横梁及其制作方法，所述制作方法至少包括：（1）选材；（2）清理模具；（3）铺层；（4）合模；（5）抽真空；（6）注入树脂；（7）加热固化步骤。本发明旨在得到一种纤维增强复合材料汽车水箱横梁，该纤维增强复合材料汽车水箱横梁为纤维泡沫夹层结构，其具有重量轻、刚度强的优点。

Description

一种纤维增强复合材料汽车水箱横梁及其制作方法
技术领域
本发明属于复合材料成型领域，尤其涉及一种纤维增强复合材料汽车水箱横梁及其制作方法。
背景技术
随着社会的进步、科技的发展，环境和能源问题日益突出，发展和普及具有节能减排效率的汽车的呼声日趋高涨，汽车的结构轻量化越来越受到人们的重视，汽车的结构轻量化要求对车身结构部件进行结构轻量化设计以达到减重目的，例如，对水箱横梁、车门、引擎盖、车顶及后举门进行结构轻量化设计，由于复合材料部件以其轻质高强的特点越来越多的应用到汽车上以减低汽车的车身重量，因此，复合材料部件替换金属材料部件的方法成为汽车轻量化重要手段，例如，对水箱横梁、车门、引擎盖、车顶及后举门进行结构轻量化设计以达到减重目的。
水箱横梁作为重要的车身结构件，是汽车关键部件之一，现有的水箱横梁为了保证水箱横梁的刚度一般都是采用钢制件的水箱横梁。但是，采用钢制件的水箱横梁，无疑会增加水箱横梁的重量，从而增加了车身的重量，不符合汽车的结构轻量化的趋势。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种纤维增强复合材料汽车水箱横梁及其制作方法，旨在得到一种纤维增强复合材料汽车水箱横梁，该纤维增强复合材料汽车水箱横梁为纤维泡沫夹层结构，其具有重量轻、刚度强的优点。
本发明是这样实现的，一方面，提供了一种纤维增强复合材料汽车水箱横梁，所述水箱横梁为纤维泡沫夹层结构，包括从上至下依次层叠设置的上纤维增强复合材料层、泡沫件和下纤维增强复合材料层。
具体地，所述上纤维增强复合材料层和下纤维增强复合材料层的材料均为玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料或混合纤维增强复合材料。
具体地，所述泡沫层的材料为PVC泡沫材料、PET泡沫材料、PU泡沫材料、SAN泡沫或PMI泡沫材料。
另一方面，本发明提供了一种纤维增强复合材料汽车水箱横梁的制作方法，其特征在于，所述制作方法至少包括：
（1）选材；（2）清理模具；（3）铺层；（4）合模；（5）抽真空；（6）注入树脂；（7）加热固化步骤。
具体地，步骤（1）中，纤维增强复合材料可选玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料或混合纤维增强复合材料；泡沫层材料为PVC泡沫材料、PET泡沫材料、PU泡沫材料、SAN泡沫或PMI泡沫材料；树脂选环氧树脂、不饱和聚酯树脂乙烯基树脂、酚醛树脂或双马来酰亚胺树脂。
具体地，步骤（3）中，在已清洁和涂覆脱模剂的水箱横梁模具中，按照一定的铺层角度将纤维材料平整铺设于模具上以形成下纤维增强复合材料层；然后再将泡沫材料平整铺设在纤维增强复合材料层中的纤维材料上以形成泡沫层；最后再按照一定的铺层角度将纤维材料平整铺设在泡沫层中的泡沫材料上以形成上纤维增强复合材料层。
具体地，步骤（4）中，按次序在铺好后的碳纤维织物上依次铺设脱模布、导流网、导流管，在模具的边缘打密封胶带，布置抽真空抽气导管、树脂进料口导入管，然后真空袋与密封胶粘合，确保整个系统不漏气。
具体地，步骤（5）中，将抽气导管与真空泵连接，将真空袋内空气抽空，使真空膜密实紧贴模具，检测模具及真空膜体系内的真空度，观察15min，检查是否漏气，保证气密性。
具体地，步骤（6）中，配置相应的固化剂比例份数：树脂为10 份，固化剂为2-4 份，并充分混合；将树脂导入进料口并被抽入真空袋中，待树脂将纤维织物浸润完全后，关闭树脂进料口导入管口，继续维持真空状至树脂凝胶化。
具体地，步骤（7）中，可以根据具体情况采用加热灯或者在光照条件下加热，加速树脂的固化，待树脂固化后，脱模得到纤维增强复合材料汽车水箱横梁。
本发明所提供的纤维增强复合材料汽车水箱横梁的制作方法，该制作方法通过（1）选材；（2）清理模具；（3）铺层；（4）合模；（5）抽真空；（6）注入树脂；（7）加热固化步骤，旨在得到一种纤维增强复合材料汽车水箱横梁，该纤维增强复合材料汽车水箱横梁为纤维泡沫夹层结构，其具有重量轻、刚度强的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的纤维增强复合材料汽车水箱横梁的制作方法的流程图。
图2是本发明实施例提供的纤维增强复合材料汽车水箱横梁的剖视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，本发明实施例提供的纤维增强复合材料汽车水箱横梁的制作方法，所述制作方法至少包括：
步骤S101、选材。
纤维增强复合材料可选玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料或混合纤维增强复合材料；泡沫层材料选为PVC泡沫材料、PET泡沫材料、PU泡沫材料、SAN泡沫或PMI泡沫材料；树脂选环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂或双马来酰亚胺树脂。
步骤S102、清理模具。
步骤S103、铺层。
在已清洁和涂覆脱模剂的水箱横梁模具中，按照一定的铺层角度将纤维材料平整铺设于模具上以形成下纤维增强复合材料层；然后再将泡沫材料平整铺设在纤维增强复合材料层中的纤维材料上以形成泡沫层；最后再按照一定的铺层角度将纤维材料平整铺设在泡沫层中的泡沫材料上以形成上纤维增强复合材料层，作为一种优选的方式，主横梁采用单向T300碳纤维单向布，碳纤维单向布的铺层角度为[0°/90°/0°/90°/45°/-45°/0°/-45°/45°/90°/0°/90°/0°]，加强件采用单向T300碳纤维单向布的铺层角度为[45°/0°/90°/0°/-45°]。
步骤S104、合模。
按次序在铺好后的碳纤维织物上依次铺设脱模布、导流网、导流管，在模具的边缘打密封胶带，布置抽真空抽气导管、树脂进料口导入管，然后真空袋与密封胶粘合，确保整个系统不漏气。
步骤S105、抽真空。
将抽气导管与真空泵连接，将真空袋内空气抽空，使真空膜密实紧贴模具，检测模具及真空膜体系内的真空度，观察15min，检查是否漏气，保证气密性。
步骤S106、注入树脂。
配置相应的固化剂比例份数：树脂为10 份，固化剂为2-4 份，并充分混合；将树脂导入进料口并被抽入真空袋中，待树脂将纤维织物浸润完全后，关闭树脂进料口导入管口，继续维持真空状态至树脂凝胶化。
步骤S107、加热固化。
可以根据具体情况采用加热灯或者在光照条件下加热，加速树脂的固化，待树脂固化后，脱模得到纤维增强复合材料汽车水箱横梁。
本实施例提供的纤维增强复合材料汽车水箱横梁制作方法，旨在得到一种纤维增强复合材料汽车水箱横梁，该纤维增强复合材料汽车水箱横梁为纤维泡沫夹层结构，其具有重量轻、刚度强的优点。
另外，本实施例还提供了一种纤维增强复合材料汽车水箱横梁，所述纤维增强复合材料汽车水箱横梁为纤维泡沫夹层结构，包括从上至下依次层叠设置的上纤维增强复合材料层1、泡沫件2和下纤维增强复合材料层3，由于上纤维增强复合材料层1和下纤维增强复合材料层3中的纤维增强复合材料具有高强度、高模量、低密度和抗疲劳的特点，泡沫件2中的PVC泡沫材料、PET泡沫材料、PU泡沫材料、SAN泡沫或PMI泡沫材料具有轻质、高强等特点，因此，本发明提供的纤维增强复合材料汽车水箱横梁具有重量轻、刚度强的优点。
优选地，所述上纤维增强复合材料层1和下纤维增强复合材料层3的材料均纤维增强复合材料玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料或混合纤维增强复合材料。
优选地，所述泡沫层2的材料为PVC泡沫材料、PET泡沫材料、PU泡沫材料、SAN泡沫或PMI泡沫材料。
本实施例提供给的纤维增强复合材料汽车水箱横梁，该纤维增强复合材料汽车水箱横梁为纤维泡沫夹层结构，由于上纤维增强复合材料层1和下纤维增强复合材料层3中的纤维增强复合材料具有高强度、高模量、低密度和抗疲劳的特点，泡沫件2中的PVC泡沫材料、PET泡沫材料、PU泡沫材料、SAN泡沫或PMI泡沫材料具有轻质、高强的特点，因此，本发明提供的纤维增强复合材料汽车水箱横梁具有重量轻、刚度强的优点。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种纤维增强复合材料汽车水箱横梁，其特征在于，所述水箱横梁为纤维泡沫夹层结构，包括从上至下依次层叠设置的上纤维增强复合材料层、泡沫件和下纤维增强复合材料层。
2.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料汽车水箱横梁，其特征在于，所述上纤维增强复合材料层和下纤维增强复合材料层的材料均为玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料或混合纤维增强复合材料。
3.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料汽车水箱横梁，其特征在于，PVC泡沫材料、PET泡沫材料、PU泡沫材料、SAN泡沫或PMI泡沫材料。
4.  一种纤维增强复合材料汽车水箱横梁的制作方法，其特征在于，所述制作方法至少包括：
（1）选材；（2）清理模具；（3）铺层；（4）合模；（5）抽真空；（6）注入树脂；（7）加热固化步骤。
5.根据权利要求4所述的纤维增强复合材料汽车水箱横梁的制作方法，其特征在于，步骤（1）中，纤维增强复合材料可选玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料或混合纤维增强复合材料；泡沫层材料选为PVC泡沫材料、PET泡沫材料、PU泡沫材料、SAN泡沫或PMI泡沫材料；；树脂选环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂或双马来酰亚胺树脂。
6.根据权利要求4所述的纤维增强复合材料汽车水箱横梁的制作方法，其特征在于，步骤（3）中，在已清洁和涂覆脱模剂的水箱横梁模具中，按照一定的铺层角度将纤维材料平整铺设于模具上以形成下纤维增强复合材料层；然后再将泡沫材料平整铺设在纤维增强复合材料层中的纤维材料上以形成泡沫层；最后再按照一定的铺层角度将纤维材料平整铺设在泡沫层中的泡沫材料上以形成上纤维增强复合材料层。
7.根据权利要求4所述的纤维增强复合材料汽车水箱横梁的制作方法，其特征在于，步骤（4）中，按次序在铺好后的碳纤维织物上依次铺设脱模布、导流网、导流管，在模具的边缘打密封胶带，布置抽真空抽气导管、树脂进料口导入管，然后真空袋与密封胶粘合，确保整个系统不漏气。
8.根据权利要求4所述的纤维增强复合材料汽车水箱横梁的制作方法，其特征在于，步骤（5）中，将抽气导管与真空泵连接，将真空袋内空气抽空，使真空膜密实紧贴模具，检测模具及真空膜体系内的真空度，观察15min，检查是否漏气，保证气密性。
9.根据权利要求4所述的纤维增强复合材料汽车水箱横梁的制作方法，其特征在于，步骤（6）中，配置相应的固化剂比例份数：树脂为10 份，固化剂为2-4 份，并充分混合；将树脂导入进料口并被抽入真空袋中，待树脂将纤维织物浸润完全后，关闭树脂进料口导入管口，继续维持真空状态至树脂凝胶化。
10.根据权利要求4所述的纤维增强复合材料汽车水箱横梁的制作方法，其特征在于，步骤（7）中，可以根据具体情况采用加热灯或者在光照条件下加热，加速树脂的固化，待树脂固化后，脱模得到纤维增强复合材料汽车水箱横梁。
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