CN105460082B - 一种汽车引擎盖的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车引擎盖,包括碳纤维复合材料层和泡沫夹芯增强层,所述碳纤维复合材料层包括上层和下层,泡沫夹芯增强层设置在所述上层和下层之间,所述泡沫夹芯增强层上开有三个呈扇形且间隔布置的镂空区域,并且三个镂空区域沿中心线轴对称同心布置;所述上层和下层均采用6K丝束碳纤维斜/平纹织物制成。本发明解决现有引擎盖刚度过高,脆性过大,不利于行人保护的问题,具有如下优点:1、比传统复合材料设计的引擎盖质量更轻;2、刚度适中,克服了传统泡沫夹芯结构刚度过高、脆性过大的缺点,有更好的行人保护作用;3、成型工艺简单,一次性成型。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制造领域,尤其是涉及一种汽车引擎盖及其制备方法。
背景技术
目前,随着排放标准的提高和节能减排的压力日益增大,国内外汽车制造商都注重对车身进行减重,采用新材料就是一项有效的减重措施。如大量铝合金、高强钢、碳纤维复合材料等高强度材料正在应用于汽车结构的设计与制造。其中,碳纤维复合材料应用于汽车结构能大幅度降低车身重量,汽车引擎盖作为汽车结构中不可或缺的覆盖件。传统的钣金结构形式的汽车引擎盖,采用内外两层钣金结构经过冲压工艺成型而成。据估计,将钣金结构的汽车引擎盖用碳纤维复合材料进行重新设计,能减重50%以上。
目前,碳纤维复合材料汽车引擎盖主要有三种形式:1)碳纤维复合材料层合板内外板结构,内外两层板类似金属钣金件,通过胶接连接而成,该类结构缺点是减重不明显,结构强度、刚度过大,不利于行人保护;2)碳纤维复合材料泡沫夹芯结构,这种结构中采用了与碳纤维复合材料面板等尺寸的泡沫夹芯材料,刚度过高,硬而脆,也不利于行人保护;3)碳纤维复合材料蜂窝夹芯结构,这种结构不但减重明显,而且刚度、强度适中,有很好的行人保护作用,缺点是只适合预浸料工艺,制造成本高、生产效率低。
在汽车引擎盖的制备工艺上,通常采用预浸料工艺和RTM工艺两种方法。其中,预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物,制成树脂基体与增强体的组合物。而RTM(Resin Transfer Molding)是树脂传递模塑成型的简称,是航空航天先进复合材料低成本制造技术的主要发展方向之一。因其具有产品质量好、生产效率高、设备及模具投资小,易于生产大型整体复合材料构件、充分发挥复合材料可设计性以及满足国际上对材料工业的严格环保要求等突出特点得到了迅速发展,所制成的产品具有较高的强度和耐腐蚀耐化学性能。
发明内容
鉴于此,本发明的目的之一是提供一种新型的汽车引擎盖,解决现有引擎盖刚度过高,脆性过大,以及不利于行人保护的问题,并且结构简单。
与此相应,本发明的另一个目的是提供上述汽车引擎盖的制备方法,解决现有引擎盖的制备方法复杂,没有兼顾引擎盖刚度、变形能力和行人保护的问题。
为解决上述技术问题,本发明所述的汽车引擎盖包括碳纤维复合材料层和泡沫夹芯增强层,碳纤维复合材料层包括上层和下层,泡沫夹芯增强层设置在上层和下层之间。上述泡沫夹芯增强层上开有三个呈扇形且间隔布置的镂空区域,并且三个镂空区域沿中心线轴对称同心布置,上层和下层均采用 6K丝束碳纤维斜/平纹织物制成。优选的,泡沫夹芯增强层采用聚酰亚胺泡沫材料或聚氨酯泡沫材料制成。采用上述技术方案,通过将传统的双层内外式的钣金冲压成型的汽车引擎盖改用碳纤维复合材料设计成一个整体,并对中间层使用镂空的泡沫夹芯设计,具体的,在泡沫夹芯增强层上设置三个呈扇形且间隔布置的镂空区域,对引擎盖进行局部加强,并且上述三个镂空区域沿中心线轴对称同心布置,进一步提高了引擎盖的刚度及冲击变形能力。
就上述汽车引擎盖的制备方法而言,可以采取如下两种方式制得。
方法一、采用预浸料工艺成型,其包括如下步骤:(1)将6K丝束碳纤维斜/平纹织物的预浸料放入成型模具中;(2)将2mm厚的泡沫夹芯增强层切割出上述三个呈扇形且间隔布置的镂空区域,并且三个镂空区域沿中心线轴对称同心布置,接着将上述泡沫夹芯增强层用胶水固定在步骤(1)的预浸料表面上;(3)在步骤(2)的泡沫夹芯增强层上方再铺敷两层6K丝束碳纤维斜/ 平纹织物的预浸料;(4)对经步骤(3)铺敷的半成品用真空袋进行密封,并进行抽真空,接着加热固化成型。
方法二、采用RTM工艺成型,其包括如下步骤:(1)将6K丝束碳纤维斜/平纹织物的预制体放入成型模具中;(2)将2mm厚的泡沫夹芯增强层切割出上述三个呈扇形且间隔布置的镂空区域,并且三个镂空区域沿中心线轴对称同心布置,接着将泡沫夹芯增强层固定在步骤(1)的预制体表面上;(3) 在步骤(2)的泡沫夹芯增强层上方再铺敷两层6K丝束碳纤维斜/平纹织物的预浸料;(4)闭合模具,注入RTM树脂,固化成型。
本发明的有益效果:本发明对泡沫夹芯增强层的形状、结构进行了优化设计,通过在泡沫夹芯增强层上开设三个呈扇形且间隔布置的镂空区域,并且三个镂空区域沿中心线轴对称同心布置,使得引擎盖的刚度得到局部增强,均衡了刚度、变形能力和行人保护的要求,同时具有如下优点:
1、比传统复合材料设计的引擎盖质量更轻;
2、刚度适中,克服了传统泡沫夹芯结构刚度过高、脆性过大的缺点,有更好的行人保护作用;
3、成型工艺简单,一次性成型。
就制备方法而言,无论采用预浸料工艺成型还是RTM工艺成型,其生产效率较之传统方法都得到了大大提高。
以下将结合附图和实施例,对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
图1为本发明中汽车引擎盖的结构示意图。
具体实施方式
实施例1,
请参阅图1,一种汽车引擎盖包括碳纤维复合材料层和泡沫夹芯增强层2,碳纤维复合材料层包括上层1和下层3,泡沫夹芯增强层2设置在上层1和下层3之间,其他金属锁扣附属件可采用预埋件的形式安装(图中未示出)。泡沫夹芯增强层2上还开设有三个镂空区域4。该镂空区域4呈扇形且间隔布置,并且三个镂空区域4沿引擎盖中心线轴对称同心布置。通过将泡沫夹芯增强层设置成上述形状,使得引擎盖的刚度得到局部增强,同时均衡了刚度、变形能力和行人保护的要求。
上层1和下层3均采用6K丝束碳纤维斜纹织物制成,中间的泡沫夹芯增强层2选用聚酰亚胺泡沫材料或聚氨酯泡沫材料。
实施例2,
如实施例1所述的汽车引擎盖的制备方法,其包括如下步骤:
(1)首先将三层6K丝束碳纤维斜/平纹织物的预浸料放入成型模具中;其预浸料的树脂基体选用环氧树脂,增强织物为碳纤维斜纹织物或平纹织物;
(2)然后将2mm厚的泡沫夹芯增强层切割出如实施例1所述的三个扇形镂空区域,并用502速干胶水固定在步骤(1)的预浸料表面上;
(3)接着在步骤(2)的泡沫夹芯增强层上方再铺敷两层6K丝束碳纤维斜纹织物的预浸料,铺敷方式优选为[±90°]2,即两层纤维铺层之间的夹角优选为±90°;
(4)最后对经步骤(3)铺敷的半成品用真空袋进行密封,并进行抽真空,接着加热固化成型,其中加热温度为100℃,时间为3~4小时。
实施例3,
如实施例1所述的汽车引擎盖的制备方法,其包括如下步骤:
(1)首先将三层6K丝束碳纤维斜/平纹织物的预制体放入成型模具中;其中,预制体的增强织物为碳纤维斜纹织物或平纹织物;
(2)然后将2mm厚的泡沫夹芯增强层切割出如实施例1所述的三个扇形镂空区域,并固定在步骤(1)的预制体表面上;
(3)接着在步骤(2)的泡沫夹芯增强层上方再铺敷两层6K丝束碳纤维斜纹织物的预浸料,铺敷方式优选为[±90°]2,即两层纤维铺层之间的夹角优选为±90°;
(4)闭合模具,注入RTM树脂,固化成型。一般采用RTM环氧树脂,如迈图公司的EPIKOTETMResin 05475、EPIKOTETMResin RIMR135,亨斯迈公司的Araldite LY564、Resin XB 3585、Resin XB 3508,此外,在固化成型阶段需要加热,加热温度为100℃,时间为8~12分钟。
以上实施例只是阐述了本发明的基本原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还有各种变换,如改变镂空区域的数量,如采用两组,四组等等其他形式,这些变换均应视为落入要求保护的本发明范围之内。
Claims (3)
1.一种汽车引擎盖的制备方法,包括碳纤维复合材料层和泡沫夹芯增强层,所述碳纤维复合材料层包括上层和下层,泡沫夹芯增强层设置在所述上层和下层之间,其特征在于:所述泡沫夹芯增强层上还开设有三个呈扇形且间隔布置的镂空区域,并且三个镂空区域沿中心线轴对称同心布置;所述上层和下层均采用6K丝束碳纤维斜/平纹织物制成;
包括如下步骤:
(1)将三层6K丝束碳纤维斜/平纹织物的预浸料放入成型模具中;
(2)将2mm厚的泡沫夹芯增强层切割出三个呈扇形且间隔布置的镂空区域,并且三个镂空区域沿中心线轴对称同心布置,接着将泡沫夹芯增强层固定在步骤(1)的预浸料表面上;
(3)在步骤(2)的泡沫夹芯增强层上方再铺敷两层6K丝束碳纤维斜/平纹织物的预浸料;
(4)对经步骤(3)铺敷的半成品用真空袋进行密封,并进行抽真空,接着加热固化成型。
2.如权利要求1所述的汽车引擎盖的制备方法,其特征在于:所述泡沫夹芯增强层采用聚酰亚胺泡沫材料或聚氨酯泡沫材料制成。
3.一种汽车引擎盖的制备方法,包括碳纤维复合材料层和泡沫夹芯增强层,所述碳纤维复合材料层包括上层和下层,泡沫夹芯增强层设置在所述上层和下层之间,其特征在于:所述泡沫夹芯增强层上还开设有三个呈扇形且间隔布置的镂空区域,并且三个镂空区域沿中心线轴对称同心布置;所述上层和下层均采用6K丝束碳纤维斜/平纹织物制成;
包括如下步骤:
(1)将三层6K丝束碳纤维斜/平纹织物的预制体放入成型模具中;
(2)将2mm厚的泡沫夹芯增强层切割出三个呈扇形且间隔布置的镂空区域,并且三个镂空区域沿中心线轴对称同心布置,接着将泡沫夹芯增强层固定在步骤(1)的预制体表面上;
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