CN104708833A - 碳纤维汽车零部件的聚氨酯快速成型hp-rtm工艺 - Google Patents

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周刚
陈良
朱正平
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Xiang Auto Parts And Components Research And Development Co Ltd Of Ningbo China
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    • 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
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/36—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and impregnating by casting, e.g. vacuum casting

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Abstract

本发明公开了碳纤维汽车零部件的聚氨酯快速成型HP-RTM工艺，包括现有高压RTM工艺步骤，其特征在于：将预型好的碳布按照点位放置在模具的型腔后合模；将模具微微抬起约1mm，打开真空泵抽1min，将模具型腔中的空气抽净；再次合模时，将3组分环氧树脂体系按比例计量并在混合头处混合均匀后高压注入模具型腔；注射压力均为180bar左右.树脂浇注时间为9.3s，浇注总量为280g，其中Part A120.7g，Part B159.3g；同时模架对模具加压并保压120s，待聚氨酯树脂固化后脱模。

Description

碳纤维汽车零部件的聚氨酯快速成型HP-RTM工艺
技术领域
本发明涉及碳纤维汽车零部件的聚氨酯快速成型HP-RTM工艺。
背景技术
随着汽车工业的发展，人们对汽车的品质要求越来越高。为了适应时代的发展和消费者的需求，世界各地的汽车生产商也在不断地进行创新，不仅提高汽车零部件的功效和品质，而且对生产汽车零部件的一些工装及生产线也进行着各种改进，以提高生产效率和降低节约成本。目前汽车车身结构件和半结构件还是金属制品，为了汽车轻量化的实现，世界上发达国家使用新型的碳纤维材料来代替金属车身结构件和半结构件，以达到实现汽车轻量化。
采用RTM工艺制作的碳纤维零件具有强度高，密度低，尺寸稳定性高，产品质量稳定，表面质量高等优点，已广泛应用于航空航天，军用领域。就比如我们采用Toray UT70-30单向碳布制作的RTM碳纤维零件的拉伸强度可达1700MPa，但其密度只有1.5g/cm3左右。即其单向拉伸强度已经达到或超过高强度钢的水平，密度却只有钢的1/5。即RTM碳纤维零件产品在汽车车身上的应用可大幅降低车身的重量，对提高燃油效率和减少汽车尾气排放有重要意义。
现在的汽车碳纤维汽车零部件制造还停留在传统的RTM工艺制造上，因为传统RTM工艺自动化程度较低，成型周期较长，一般构件的成型时间在30分钟左右，大型产品的成型时间甚至超过2小时，这种成型周期可以满足航空航天及其他批量化程度较低的行业需求，但很难满足汽车行业大规模，批量化生产的需求。
发明内容
本发明所要解决的是，传统RTM工艺自动化程度较低，成型周期较长，一般构件的成型时间在30分钟左右，大型产品的成型时间甚至超过2小时，这种成型周期可以满足航空航天及其他批量化程度较低的行业需求，但很难满足汽车行业大规模，批量化生产的需求的问题。
本发明的所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：
碳纤维汽车零部件的聚氨酯快速成型HP-RTM工艺，包括现有高压RTM工艺步骤，其特征在于：将预型好的碳布按照点位放置在模具的型腔后合模；将模具微微抬起约1mm，打开真空泵抽1min，将模具型腔中的空气抽净；再次合模时，将3组分环氧树脂体系按比例计量并在混合头处混合均匀后高压注入模具型腔；注射压力均为180bar左右.树脂浇注时间为9.3s，浇注总量为280g，其中Part A120.7g，Part B159.3g；同时模架对模具加压并保压120s，待聚氨酯树脂固化后脱模。
其中，所述的树脂体系为2组分聚氨酯树脂；包括Part A和Part B，分别存储在体积为25L的料罐中；料罐为恒温存储，其存储温度分别为80℃和30℃。
其中，所述的增强材料为碳纤维，其克重为300克/平方米。
其中，所述的成型模具为金属模具，模具温度由模温机控制在120±2℃。
其中，所述的碳纤维自动裁床将碳纤维安装产品的尺寸和形状裁切成475mm*265mm的碳布，并将4层整齐的叠在一起备用。
本发明的有益效果是，本发明采用高压混合和注射，其注射时间缩短至9.3s，使得可采用快速固化的聚氨酯树脂；树脂的固化时间从原来的30min缩短至约2min，大大缩短了成型周期，提高了生产效率。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
下面以XX产品的高压RTM工艺为例来进一步说明本发明。
树脂体系为2组分聚氨酯树脂；包括Part A和Part B，分别存储在体积为25L的料罐中；料罐为恒温存储，其存储温度分别为80℃和30℃。
增强材料为碳纤维，其克重为300克/平方米。
成型模具为金属模具，模具温度由模温机控制在120±2℃。
其他辅料和工具包括：外脱模剂，脱模蜡，无尘碎布，脱模楔子和气枪。
准备过程中：
用高压气枪和抹布将模具表面的异物和灰尘等清理干净。将脱模剂均匀的喷涂或涂抹在模具表面，待脱模剂干燥后用干净抹布将多余的脱模剂擦干净，保证模具表面的光亮度。
高压浇注机的枪头处于关闭状态。树脂体系中的2个组分分别各自在聚氨酯高压浇注机的储料罐，管路和枪头中循环。
用碳纤维自动裁床将碳纤维安装产品的尺寸和形状裁切成475mm*265mm的碳布，并将4层整齐的叠在一起备用。
成型过程中：
将预型好的碳布按照点位放置在模具的型腔后合模；将模具微微抬起约1mm，打开真空泵抽1min，将模具型腔中的空气抽净；再次合模，将3组分环氧树脂体系按比例计量并在混合头处混合均匀后高压注入模具型腔；注射压力均为180bar左右.树脂浇注时间为9.3s，浇注总量为280g，其中Part A120.7g，PartB159.3g；同时模架对模具加压并保压120s，待聚氨酯树脂固化后脱模。
后处理过程中：
将固化好的半成品脱模经过去毛边，铣削和打磨等工序就可以得到成品。
本发明采用高压混合和注射，其注射时间缩短至9.3s，使得可采用快速固化的聚氨酯树脂。树脂的固化时间从原来的30min缩短至约2min，大大缩短了成型周期，提高了生产效率。
且聚氨酯树脂由于其韧性较好，制得产品的抗冲击性能有所提高。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.碳纤维汽车零部件的聚氨酯快速成型HP-RTM工艺，包括现有高压RTM工艺步骤，其特征在于：将预型好的碳布按照点位放置在模具的型腔后合模；将模具微微抬起约1mm，打开真空泵抽1min，将模具型腔中的空气抽净；再次合模时，将3组分环氧树脂体系按比例计量并在混合头处混合均匀后高压注入模具型腔；注射压力均为180bar左右.树脂浇注时间为9.3s，浇注总量为280g，其中Part A120.7g，Part B159.3g；同时模架对模具加压并保压120s，待聚氨酯树脂固化后脱模。
2.根据权利要求1所述的碳纤维汽车零部件的聚氨酯快速成型HP-RTM工艺，其特征在于：所述树脂体系为2组分聚氨酯树脂；包括Part A和Part B，分别存储在体积为25L的料罐中；料罐为恒温存储，其存储温度分别为80℃和30℃。
3.根据权利要求1所述的碳纤维汽车零部件的聚氨酯快速成型HP-RTM工艺，其特征在于：所述增强材料为碳纤维，其克重为300克/平方米。
4.根据权利要求1所述的碳纤维汽车零部件的聚氨酯快速成型HP-RTM工艺，其特征在于：所述成型模具为金属模具，模具温度由模温机控制在120±2℃。
5.根据权利要求1所述的碳纤维汽车零部件的聚氨酯快速成型HP-RTM工艺，其特征在于：所述碳纤维自动裁床将碳纤维安装产品的尺寸和形状裁切成475mm*265mm的碳布，并将4层整齐的叠在一起备用。
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