CN106273559A - 一种汽车结构件的成型方法及汽车结构件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车结构件的成型方法及汽车结构件，本发明的制备方法采用二维三轴编织法在芯材表面编织增强纤维可以在多个方向对汽车结构件进行补强，同时通过改变编织角度和增强纤维的数量可以调整编织纤维层的厚度，以满足不同汽车结构件的装配和补强要求；通过模压工艺将预成型件与热固性树脂置于模具中成型得到的汽车结构件机械强度高、成本低、重量轻且稳定性好，可以替代金属材质的汽车结构件；对于需要局部增强的结构件，可以根据其几何形状和补强需要自由调整芯材的尺寸和形状，可以在保证车辆安全的同时最大化地减小材料用量，提高减重效果；同时，采用本发明的成型方法可以制备变直径、变壁厚的管材等复杂形状的中空结构件。

Description

一种汽车结构件的成型方法及汽车结构件

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体地，涉及一种汽车结构件的成型方法及汽车结构件。

背景技术

FRP(纤维增强热固性树脂)在汽车结构件上的应用较多，现有FRP成型技术主要有缠绕成型和层铺模压两种方式。缠绕成型是将纤维预浸料缠绕到内模具上，经模压后获得需要的形状；层铺模压是将纤维织物的预浸料裁剪成特定形状后进行铺层，获得要求形状后模压成型。上述技术可用于板材或大直径管材的制造，但对于小直径管材和某些需要进行局部增强的部件的制造则难以实现：针对小直径管材，特别是变直径、变壁厚的管材，现有的制造方法仍在使用金属件或短纤维增强热塑性塑料的注塑件，但前者重量大，后者强度低，无法满足现代汽车材料安全减重的要求；针对需要局部加强的部件，目前使用较多的局部增强方法包括加强筋法和三明治结构，其中加强筋安装简单、强度高，但只能对单一方向进行补强，在有多维屈曲变形时的效果较差；而三明治结构需要将纤维预浸料通过铺层的方式包覆到芯材表面，对铺层时的裁剪、铺放等方面的要求较高，结构复杂时铺层难以实现，导致材料无法按照最优化的结构进行设计，产生不必要的浪费，增加了零部件重量。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车结构件的成型方法及汽车结构件，该方法可以解决现有的FRP汽车结构件补强效果差、成型方法复杂和减重效果不明显的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种汽车结构件的成型方法，所述汽车结构件包括芯体和覆盖在芯体上的表层，该方法包括如下步骤：

(1)制备与目标汽车结构件的芯体在几何形状上相匹配的第一芯材；

(2)通过二维三轴编织法在所述第一芯材表面编织增强纤维以形成与目标汽车结构件的表层在几何形状上相匹配的至少一层增强纤维编织层，得到预成型件；

(3)将所述预成型件与热固性树脂置于模具中经模压后固化成型，得到所述包括芯体和覆盖在芯体上的表层的汽车结构件；

或者，所述汽车结构件包括腔体和作为所述腔体的壁的表层，该方法包括如下步骤：

(a)制备与目标汽车结构件的腔体在几何形状上相匹配的第二芯材；

(b)通过二维三轴编织法在所述第二芯材表面编织增强纤维以形成与目标汽车结构件的表层在几何形状上相匹配的至少一层增强纤维编织层，得到预成型件；

(c)将所述预成型件与热固性树脂置于模具中经模压后固化成型，得到含有第二芯材的汽车结构件前体；

(d)采用加热熔融或溶剂溶解的方法使所述第二芯材从所述汽车结构件前体中除去，得到所述包括腔体和覆盖在腔体上的表层的汽车结构件。

本发明的汽车结构件的制备方法采用二维三轴编织法在芯材表面编织增强纤维可以在多个方向对汽车结构件进行补强，同时通过改变编织角度和增强纤维的数量可以调整编织纤维层的厚度，以满足不同汽车结构件的装配和补强要求；通过模压工艺将预成型件与热固性树脂置于模具中成型得到的汽车结构件机械强度高、成本低、重量轻且稳定性好，可以替代金属材质的汽车结构件；对于需要局部增强的结构件，可以根据其几何形状和补强需要自由调整芯材的尺寸和形状，可以在保证车辆安全的同时最大化地减小材料用量，提高减重效果；同时，采用本发明的成型方法可以制备变直径、变壁厚的管材等复杂形状的中空结构件。

本发明还提供一种汽车结构件，所述汽车结构件包括芯体和覆盖在芯体上的表层，所述芯体为第一芯材，所述覆盖在芯体上的表层包括增强纤维编织层以及浸润所述增强纤维编织层的热固性树脂；其中，所述第一芯材在几何形状上与目标汽车结构件的芯体相匹配；所述增强纤维编织层通过二维三轴编织法编织在所述第一芯材表面，且该增强纤维编织层在几何形状上与目标汽车结构件的表层相匹配；

或者，所述汽车结构件包括腔体和作为所述腔体的壁的表层，所述作为所述腔体的壁的表层包括增强纤维编织层以及浸润所述增强纤维编织层的热固性树脂；所述增强纤维编织层通过二维三轴编织法编织形成所述腔体的壁，且该增强纤维编织层在几何形状上与目标汽车结构件的表层相匹配。

本发明的汽车结构件为包括芯体和表层的夹芯结构或包括腔体和腔体壁的中空结构，采用二维三轴法编织形成的增强纤维层可以根据汽车结构件的形状和承重情况对其进行补强，该汽车结构件的机械强度高、成本低、重量轻且稳定性好，可以替代金属材质的汽车结构件。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明提供的汽车结构件的制备方法的一种具体实施方式所采用的二维三轴编织法的示意图。

图2是本发明提供的汽车结构件的制备方法的一种具体实施方式所采用的预成型件的结构示意图。

图3是本发明提供的汽车结构件的制备方法的一种具体实施方式所采用的汽车结构件的结构示意图。

图4是本发明提供的汽车结构件的制备方法的一种具体实施方式所采用的预成型件的结构示意图。

图5是本发明提供的汽车结构件的制备方法的一种具体实施方式所采用的汽车结构件的结构示意图。

附图标记说明

1 第一交叉编织纱束 2 轴向编织纱束

3 第二交叉编织纱束

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种汽车结构件的成型方法，所述汽车结构件包括芯体和覆盖在芯体上的表层，该方法包括如下步骤：

(1)制备与目标汽车结构件的芯体在几何形状上相匹配的第一芯材；

(2)通过二维三轴编织法在所述第一芯材表面编织增强纤维以形成与目标汽车结构件的表层在几何形状上相匹配的至少一层增强纤维编织层，得到预成型件；

(3)将所述预成型件与热固性树脂置于模具中经模压后固化成型，得到所述包括芯体和覆盖在芯体上的表层的汽车结构件；

或者，所述汽车结构件包括腔体和作为所述腔体的壁的表层，该方法包括如下步骤：

(a)制备与目标汽车结构件的腔体在几何形状上相匹配的第二芯材；

(b)通过二维三轴编织法在所述第二芯材表面编织增强纤维以形成与目标汽车结构件的表层在几何形状上相匹配的至少一层增强纤维编织层，得到预成型件；

(c)将所述预成型件与热固性树脂置于模具中经模压后固化成型，得到含有第二芯材的汽车结构件前体；

(d)采用加热熔融或溶剂溶解的方法使所述第二芯材从所述汽车结构件前体中除去，得到所述包括腔体和覆盖在腔体上的表层的汽车结构件。

本发明的汽车结构件的制备方法采用二维三轴编织法在芯材表面编织增强纤维可以在多个方向对汽车结构件进行补强，同时通过改变编织角度和增强纤维的数量可以调整编织纤维层的厚度，以满足不同汽车结构件的装配和补强要求；通过模压工艺将预成型件与热固性树脂置于模具中成型得到的汽车结构件机械强度高、成本低、重量轻且稳定性好，可以替代金属材质的汽车结构件；对于需要局部增强的结构件，可以根据其几何形状和补强需要自由调整芯材的尺寸和形状，可以在保证车辆安全的同时最大化地减小材料用量，提高减重效果；同时，采用本发明的成型方法可以制备变直径、变壁厚的管材等复杂形状的中空结构件。

在根据本发明的方法中，所述汽车结构件的芯体可以为一个或多个，芯体的个数和形状可以根据该汽车结构件的形状、承重需要和补强需要进行设计，其设计方法为本领域技术人员所熟知，本发明不再赘述。芯体可以由第一芯材制备，制备方法可以为本领域技术人员所熟知的，例如通过注塑、模压等将工艺将第一芯材加工成所需截面形状。该第一芯材可以与芯体在几何形状上相匹配，此处所说的第一芯材和芯体在几何形状上相匹配可以包括第一芯材与芯体大小和形状都基本相同、大小基本相同形状相似、形状基本相同大小不同以及形状和大小都不同的几种情况，例如第一芯材可以为边长为5cm的正方体，而与之在几何形状上相匹配的芯体可以为边长为5.5cm的正方体。

在根据本发明的方法中，所述汽车结构件的腔体可以为一个或多个，腔体的个数和形状可以根据该汽车结构件的形状和承重需要进行设计，其设计方法为本领域技术人员所熟知，本发明不再赘述。所述的第二芯材可以与腔体在几何形状上相匹配，此处所说的第二芯材和腔体在几何形状上相匹配可以包括第二芯材和腔体大小和形状都基本相同、大小基本相同形状相似、形状基本相同大小不同以及形状和大小都不同的几种情况，优选情况下，第二芯材的大小和形状均与腔体基本相同，以使第二芯材经过加热熔融或溶剂溶解去除后在汽车结构件内部形成所需形状和大小的腔体。

如图1所示，在根据本发明的方法中，所述二维三轴编织法的含义为本领域技术人员所熟知，即在二维编织材料的两组编织纱束第一编织纱束1和第二编织纱束3彼此交叉穿过的编织方法的基础上，在编织成型方向再引入一组轴向编织纱束2以增强材料的轴向力学性能的编织方法，第一编织纱束1和第二编织纱束3每隔两束交叉依次，轴向纱束2处于第一编织纱束1和第二编织纱束3中间。在根据本发明的制备方法中，二维三轴编织由±θ以及α°三个方向的纱束组成，其中所述轴纱2的编织角度为α°。为了加强对汽车结构件的补强效果，轴纱2的编织角度并不限制为严格的轴向，而是可以根据汽车结构件的形状和补强需要进行调整，即α和θ可以各自独立地在0-90°范围内变化。

在根据本发明的方法中，第一芯材的形状可以在很大范围内变化，例如可以为连续芯材或非连续芯材，第一芯材的截面可以为等截面或变截面。为了适应汽车结构件的形状、尺寸和补强要求，优选情况下，第一芯材可以为变截面连续泡沫芯材或变截面非连续泡沫芯材，在上述优选情况下，泡沫芯材截面形状和尺寸可以根据汽车结构件的形状、尺寸及补强需要进行设计和制备，提高了芯材的可设计性，便于制备结构复杂的芯材，可以保证按照最优化的结构设计汽车结构件的芯体。

根据本发明，第二芯材的形状和尺寸也可以在很大范围内变化，例如可以为连续芯材或非连续芯材，第二芯材的截面也可以为等截面或变截面，优选地，第二芯材可以为变截面连续芯材或变截面非连续芯材，在这一优选的实施方式中，可以成型具有变截面腔体或复杂形状腔体的汽车结构件。

在根据本发明的方法中，步骤(2)或步骤(b)中，通过二维三轴编织法在所述第一芯材和/或第二芯材表面编织增强纤维的层数没有特别的要求，可以为一层或多层，例如为1-10层，优选情况下，可以通过二维三轴编织法在所述第一芯材和/或第二芯材表面编织增强纤维以形成1-5层增强纤维编织层。在这一优选情况下，通过编织包裹在第一芯材和/或第二芯材表面的增强纤维层的厚度和强度适宜，可以更有效地对汽车结构件进行补强。

在根据本发明的方法中，所述第一芯材的种类没有特别的限制，可以为本领域技术人员所熟知的泡沫材料，只要满足强度高且密度低，可以起到补强作用即可。进一步的，为了提高第一芯材的补强作用，第一芯材的压缩强度可以为大于0.5MPa，具体地，泡沫材料的种类可以为选自聚氯乙烯结构泡沫材料、聚苯乙烯结构泡沫材料、聚氨酯结构泡沫材料、空心玻璃微珠填充环氧树脂结构泡沫材料、聚甲基丙烯酰亚胺结构泡沫材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯结构泡沫材料和苯乙烯-丙烯腈共聚物结构泡沫材料中的一种或几种。上述种类的第一芯材强度高且密度较低，对汽车结构件的补强效果好。

根据本发明，为了便于将第二芯材从汽车结构件前体中去除，以形成含有腔体的汽车结构件，第二芯材可以选择为低熔点金属材料或可溶解材料，对于低熔点金属材料的第二芯材，可以在步骤(d)中采用加热使低熔点金属材料熔融的方式去除第二芯材；对于可溶解材料的第二芯材，可以采用相应的溶剂使可溶解材料溶解的方式除去第二芯材。

为了降低能耗，节约制备才材料，在本发明优选的一种实施方式中，上述第二芯材可以由至少两部分构成，包括常规材料部分和可去除材料部分，其中常规材料部分可以为尺寸小于第二芯材，或者为可以从汽车前体中取出的形状，例如等截面的芯材形状，常规材料的种类没有特别要求，可以为本领域技术人员所熟知的任意芯材种类；可去除材料部分可以为在上述的常规材料部分的基础上进一步制备成所需尺寸和形状的第二芯材，例如，对于哑铃型的第二芯材，可以包括圆柱形的常规材料部分和在圆柱形的两端按照哑铃形状增加的可去除材料部分，可去除材料部分可以由上述低熔点金属材料或可溶解材料构成。在这一实施方式中，可以在步骤(d)中采用加热使低熔点金属材料熔融的方式去除第二芯材的可去除材料部分，常规材料部分可以从汽车结构件前体中取出并循环使用，从而达到节约材料，降低能耗的目的。

低熔点金属材料的种类没有特别的限制，只要满足其熔点高于步骤(c)中热固性树脂固化成型的温度即可，优选情况下，低熔点金属材料可以为选自锡铋合金、锡铅合金、锌基合金、铅锡锑铜合金中的至少一种。上述低熔点金属材料的熔点可以通过合金的相对含量进行调整，以满足低熔点金属金属材料的熔点高于热固性树脂的固化温度。

可溶解材料的种类也没有特别的限制，只要满足其不被热固性树脂单体溶解破坏，并且可溶解材料相应的溶剂不影响热固性树脂固化物的性质即可，优选情况下，可溶解材料可以为选自氯化物、硅酸盐、碳酸盐、硼酸盐、磷酸盐混合物中的至少一种。氯化物可以为金属氯化物，例如为选自氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁、氯化铝中的至少一种，上述氯化物制备的第二芯材可以采用水作为溶剂溶解去除；碳酸盐可以为选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙和碳酸镁中的至少一种，上述碳酸盐制备的第二芯材可以采用水或酸溶液作为溶剂溶解去除；硅酸盐、硼酸盐和磷酸盐可以各自独立地为硅酸、硼酸和磷酸中的氢被铁、铝、钙、镁、钾、钠及其它金属离子中的至少一种取代而形成的盐，上述硅酸盐、硼酸盐和磷酸盐制备的第二芯材可以采用水、酸溶液或碱溶液等适宜溶剂溶解去除。

在根据本发明的方法中，增强纤维的种类没有特别的要求，可以为复合材料领域常用的增强纤维种类，例如，增强纤维可以为选自碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维和玻璃纤维中的一种或几种。上述种类的增强纤维强度高、可编织性好，且与热固性树脂的相容性较好。需要说明的是，采用二维三轴编织法中，三个方向上的纱束可以选择相同种类的增强纤维，也可以按照汽车结构件的实际需要选择不同种类的增强纤维。

在根据本发明的方法中，所述热固性树脂可以为复合材料领域常用的热固性树脂，例如，热固性树脂可以为选自环氧树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂和双马来酰亚胺树脂中的一种或几种。上述种类的热固性树脂单体粘度适宜、成型后稳定性好、强度高，有利于提高汽车结构件的整体强度。

在根据本发明的方法中，模压成型的方法可以为本领域技术人员所熟知的，例如模压成型的方法可以为选自树脂传递模塑成型、高压树脂传递模塑成型、真空辅助树脂传递模成型、热压罐成型或湿法模压成型中的一种。

其中，为了进一步提高汽车结构件的质量和成型效率，在本发明优选的实施方式中，所述模压方法为树脂传递模塑成型或高压树脂传递模塑成型，所述树脂传递模塑成型(Resin Transfer Moulding，简称RTM)方法为本领域技术人员所熟知，是指是将树脂注入到闭合模具中浸润增强材料并固化的工艺方法；所述高压树脂传递模塑(HP-RTM)是指在树脂传递模塑成型方法的基础上增加高压注射树脂和真空辅助排气的成型方法。在上述优选的实施方式中，该汽车结构件的成型方法包括，将步骤(2)和/或步骤(b)得到的预成型件置于树脂传递模塑成型或高压树脂传递模塑成型的模具中，在合模状态下使热固性树脂进入模具中进行固化成型，得到汽车结构件。

其中，使热固性树脂与预成型件在模具中固化成型的反应条件可以在很大范围内变化，可以根据热固性树脂的具体种类和汽车结构件的成型要求进行调整，具体地选择和调整方法为本领域技术人员所熟知，本发明不再赘述。

在根据本发明的方法中，固化成型后得到的汽车结构件还可以进一步进行表面修整，从而提高汽车结构件成品的表面质量。

本发明还提供一种汽车结构件，所述汽车结构件包括芯体和覆盖在芯体上的表层，所述芯体为第一芯材，所述覆盖在芯体上的表层包括增强纤维编织层以及浸润所述增强纤维编织层的热固性树脂；其中，所述第一芯材在几何形状上与目标汽车结构件的芯体相匹配；所述增强纤维编织层通过二维三轴编织法编织在所述第一芯材表面，且该增强纤维编织层在几何形状上与目标汽车结构件的表层相匹配；

或者，所述汽车结构件包括腔体和作为所述腔体的壁的表层，所述作为所述腔体的壁的表层包括增强纤维编织层以及浸润所述增强纤维编织层的热固性树脂；所述增强纤维编织层通过二维三轴编织法编织形成所述腔体的壁，且该增强纤维编织层在几何形状上与目标汽车结构件的表层相匹配。

本发明的汽车结构件为包括芯体和表层的夹芯结构或包括腔体和腔体壁的中空结构，采用二维三轴法编织形成的增强纤维层可以根据汽车结构件的形状和承重情况对其进行补强，该汽车结构件的机械强度高、成本低、重量轻且稳定性好，可以替代金属材质的汽车结构件。

根据本发明，增强纤维的层数和编织方向没有特别的要求，可以根据汽车结构件的补强需要进行调整，为了进一步提高增强纤维层的补强能力，得到适宜厚度的增强纤维层，优选情况下，增强纤维层可以为1-5层，所述增强纤维的编织轴向满足该汽车结构件的补强需要。

以下通过实施例进一步说明本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。

实施例1

本实施例用于说明本发明的汽车结构件成型方法，汽车结构件的形状如图2所示，芯体的形状如图3所示：芯体1对应横梁主体结构；芯体2对应变截面部位(支架总成)。本实施例中，二维三轴编织在SPIRALTEX公司的2D表面编织机上完成，RTM成型固化在RTM一体化成型设备上完成。

采用注塑工艺将聚甲基丙烯酰亚胺结构泡沫材料(购自EVONIK公司，牌号为ROHACELL)分别加工成图示形状的芯体1和两个芯体2，将芯体1和两个芯体2固定一体形成泡沫芯材，并采用二维三轴编织法将碳纤维(购自东丽公司，牌号为T300)编织在泡沫芯材表面，编织层数为2层，交叉纤维束的编织角度为45°，轴向编织纤维的编织角度为0°，得到预成型件。

将上述预成型件置于RTM模具中，在合模状态下，将熔融状态的环氧树脂(购自HUNTSMAN公司，牌号为Araldite LY 1564)注射进模腔内，注射压力为150KPa，注射温度为80℃，固化时间20min。

当温度降至室温后，开模并取出固化后的成型件，对成型件进行表面修整，得到本实施例的汽车结构件。

实施例2

本实施例用于说明本发明的汽车结构件成型方法，采用与实施例1相同的成型方法，所不同的是，碳纤维的编织层数为5层，得到本实施例的汽车结构件。

实施例3

本实施例用于说明本发明的汽车结构件成型方法，采用与实施例1相同的成型方法，所不同的是，碳纤维的编织层数为1层，得到本实施例的汽车结构件。

实施例4

本实施例用于说明本发明的汽车结构件成型方法，采用与实施例1相同的成型方法，所不同的是，采用注塑工艺将图3所示形状的芯体1和两个芯体2一同注塑成型加工成泡沫芯材，得到本实施例的汽车结构件。

实施例5

本实施例用于说明本发明的汽车结构件成型方法，采用与实施例1相同的成型方法，所不同的是，增强纤维为芳纶纤维(杜邦公司，Kevlar 49)，得到本实施例的汽车结构件。

实施例6

本实施例用于说明本发明的汽车结构件成型方法，汽车结构件的形状如图4所示，第二芯材的形状如图5所示。本实施例中，二维三轴编织在SPIRALTEX公司的2D表面编织机上完成，RTM成型固化在RTM一体化成型设备上完成。

采用模压工艺将锡铅合金加工成图示形状的第二芯材，并采用二维三轴编织法将碳纤维(购自东丽公司，牌号为T300)编织在第二芯材表面，编织层数为2层，交叉纤维束的编织角度为45°，轴向编织纤维的编织角度为0°，得到预成型件。

将上述预成型件置于RTM模具中，在合模状态下，将熔融状态的环氧树脂(购自HUNTSMAN公司，牌号为Araldite LY 1564)注射进模腔内，注射压力为150KPa，注射温度为80℃，固化时间20min。

当温度降至室温后，开模并取出固化后的汽车结构件前体，将汽车结构件前体升温至90℃使第二芯材熔融并去除，去除第二芯材后，对成型件进行表面修整，得到本实施例的汽车结构件。

对比例1

本对比例用于说明与本发明不同的汽车结构件成型方法，汽车结构件的形状如图2所示。

采用高强钢冲压的方法到本对比例的汽车结构件。

对比例2

本对比例用于说明与本发明不同的汽车结构件成型方法，汽车结构件的形状如图2所示。

采用实施例1的成型方法，所不同的是，本对比例的方法中不包括制备泡沫芯材的步骤，而是直接将热固性树脂注入RTM模具中进行固化成型，得到本对比例的汽车结构件。

对比例3

本对比例用于说明与本发明不同的汽车结构件成型方法，汽车结构件的形状如图2所示。

采用实施例1的成型方法，所不同的是，采用二维二轴编织方法，即编织纱束中不包括轴向编织纱束2，得到本对比例的汽车结构件。

对比例4

本对比例用于说明与本发明不同的汽车结构件成型方法，汽车结构件的形状如图4所示。

采用高强钢冲压的方法到本对比例的汽车结构件。

对比例5

本对比例用于说明与本发明不同的汽车结构件成型方法，汽车结构件的形状如图4所示。

采用实施例2的成型方法，所不同的是，采用二维二轴编织方法，即编织纱束中不包括轴向编织纱束2，得到本对比例的汽车结构件。

测试实施例1

分别对实施例1-5和对比例1-3中得到的汽车结构件的重量和屈服强度进行测试，屈服强度的测试方法参照GB/T228-2002，测试结果列于表1。

表1

	重量/kg	屈服强度/MPa
			实施例1	0.7	1110
实施例2	1.2	1830
			实施例3	0.55	955
实施例4	0.7	980
			实施例5	0.85	1240
实施例6	0.47	1070
			对比例1	1.3	950
对比例2	1.5	1560
			对比例3	0.65	910
对比例4	1.1	920
			对比例5	0.45	880

根据表1，从实施例1与对比例1的数据对比可以看出，与金属材质的汽车结构件相比，采用本发明的成型方法得到的含有芯材的汽车结构件强度相当且重量大幅度降低；从实施例1与对比例2的数据对比可以看出，不使用泡沫芯材的情况下，汽车结构件的强度较高，但重量的增幅更加明显，比强度较低；从实施例1与对比例3的数据对比可以看出，与增强纤维层不包括轴向纱束的汽车结构件相比，本发明的成型方法采用二维三轴编织法在芯材表面进行编织，在重量相当的情况下，得到的汽车结构件强度更高。

从实施例6与对比例4的数据对比可以看出，与金属材质的汽车结构件相比，采用本发明的成型方法得到的中空的汽车结构件强度相当且重量大幅度降低；从实施例6与对比例5的数据对比可以看出，与增强纤维层不包括轴向纱束的汽车结构件相比，本发明的成型方法采用二维三轴编织法在芯材表面进行编织，在重量相当的情况下，得到的汽车结构件强度更高。

从实施例1-3的数据可以看出，在本发明优选的通过二维三轴编织法在所述泡沫芯材表面编织增强纤维以形成1-5层增强纤维编织层的情况下，得到的汽车结构件均能满足强度要求且重量较轻，可根据结构件厚度要求自由调整。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (11)

1.一种汽车结构件的成型方法，其特征在于，所述汽车结构件包括芯体和覆盖在芯体上的表层，该方法包括如下步骤：

(1)制备与目标汽车结构件的芯体在几何形状上相匹配的第一芯材；

(2)通过二维三轴编织法在所述第一芯材表面编织增强纤维以形成与目标汽车结构件的表层在几何形状上相匹配的至少一层增强纤维编织层，得到预成型件；

(3)将所述预成型件与热固性树脂置于模具中经模压后固化成型，得到所述包括芯体和覆盖在芯体上的表层的汽车结构件；

或者，所述汽车结构件包括腔体和作为所述腔体的壁的表层，该方法包括如下步骤：

(a)制备与目标汽车结构件的腔体在几何形状上相匹配的第二芯材；

(b)通过二维三轴编织法在所述第二芯材表面编织增强纤维以形成与目标汽车结构件的表层在几何形状上相匹配的至少一层增强纤维编织层，得到预成型件；

(c)将所述预成型件与热固性树脂置于模具中经模压后固化成型，得到含有第二芯材的汽车结构件前体；

(d)采用加热熔融或溶剂溶解的方法使所述第二芯材从所述汽车结构件前体中除去，得到所述包括腔体和覆盖在腔体上的表层的汽车结构件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一芯材为变截面连续泡沫芯材或变截面非连续泡沫芯材；

所述第二芯材为变截面连续芯材或变截面非连续芯材。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)或步骤(b)中，通过二维三轴编织法在所述第一芯材和/或第二芯材表面编织增强纤维以形成1-5层增强纤维编织层。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一芯材为选自聚氯乙烯结构泡沫材料、聚苯乙烯结构泡沫材料、聚氨酯结构泡沫材料、空心玻璃微珠增填充环氧树脂结构泡沫材料、聚甲基丙烯酰亚胺结构泡沫材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯结构泡沫材料和苯乙烯-丙烯腈共聚物结构泡沫材料中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二芯材为低熔点金属材料或可溶解材料，所述低熔点金属材料为选自锡铋合金、锡铅合金、锌基合金和铅锡锑铜合金中的至少一种，所述可溶解材料为选自氯化物、硅酸盐、碳酸盐、硼酸盐和磷酸盐中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增强纤维为选自碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维和玻璃纤维中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热固性树脂为选自环氧树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂和双马来酰亚胺树脂中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模压方法为树脂传递模塑成型或高压树脂传递模塑成型，所述汽车结构件的成型方法包括，将步骤(2)和/或步骤(b)得到的所述预成型件置于树脂传递模塑成型或高压树脂传递模塑成型的模具中，在合模状态下使所述热固性树脂进入所述模具中进行固化成型，得到所述汽车结构件。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括将固化成型后的汽车结构件进行表面修整的步骤。

10.一种汽车结构件，其特征在于，所述汽车结构件包括芯体和覆盖在芯体上的表层，所述芯体为第一芯材，所述覆盖在芯体上的表层包括增强纤维编织层以及浸润所述增强纤维编织层的热固性树脂；

其中，所述第一芯材在几何形状上与目标汽车结构件的芯体相匹配；

所述增强纤维编织层通过二维三轴编织法编织在所述第一芯材表面，且该增强纤维编织层在几何形状上与目标汽车结构件的表层相匹配；

或者，所述汽车结构件包括腔体和作为所述腔体的壁的表层，所述作为所述腔体的壁的表层包括增强纤维编织层以及浸润所述增强纤维编织层的热固性树脂；

所述增强纤维编织层通过二维三轴编织法编织形成所述腔体的壁，且该增强纤维编织层在几何形状上与目标汽车结构件的表层相匹配。

11.根据权利要求10所述的汽车结构件，其特征在于，所述增强纤维层为1-5层，所述增强纤维的编织轴向满足该汽车结构件的补强需要。