CN106808711A - 一种碳纤维汽车零部件的快速成型湿法模压工艺 - Google Patents

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周刚
卡思腾
李国民
祝艳来
朱正平
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Ningbo Huaxiang Automobile Fiber Research And Development Co Ltd
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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

本发明公开了一种碳纤维汽车零部件的快速成型湿法模压工艺，实现所述工艺的设备包括：模具，自动纤维裁切机、低压浇注机、模架、模温机、冷水机和空压机；首先将用自动纤维裁切机裁好的碳纤维布按照铺层放入涂好脱模剂的模具型腔中，用低压浇注机将快速固化的树脂混合均匀，并均匀的涂覆在碳纤维布表面；而后放入模架中锁紧模具，用模温机控制模具温度，通过空压机、模架加压将成型模具闭合，将少量气泡和多余树脂通过流胶槽溢出到模具的树脂槽中；加热加压使快速固化树脂固化成型，而后用冷水机冷却模具和模架液压站中的液压油；打开模具，取出模具后取出产品。

Description

一种碳纤维汽车零部件的快速成型湿法模压工艺
技术领域
本发明涉及一种碳纤维汽车零部件的快速成型湿法模压工艺。
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。
目前我公司开发的HP-RTM工艺能够将小型构件的成型时间缩短至5分钟左右，可基本满足汽车行业的批量化生产需求。但局限于树脂充满整个型腔并浸润所需的时间，制作大型构件(面积大于1.2米的部件，如引擎盖，车门等部件)的成型时间还是需要15-20m分钟。可以满足汽车行业小众化产品(年产量2万辆左右)批量化生产的需求，但难以满足年生产量在10万辆份以上的车型所需。
发明内容
本发明所要解决的是，HP-RTM工艺能够将小型构件的成型时间缩短至5分钟左右，可基本满足汽车行业的批量化生产需求。但局限于树脂充满整个型腔并浸润所需的时间，制作大型构件(面积大于1.2米的部件，如引擎盖，车门等部件)的成型时间还是需要15-20分钟。可以满足汽车行业小众化产品(年产量2万辆左右)批量化生产的需求，但难以满足年生产量在10万辆份以上的车型所需的问题。
本发明的技术方案是，一种碳纤维汽车零部件的快速成型湿法模压工艺，实现所述工艺的设备包括：模具，自动纤维裁切机、低压浇注机、模架、模温机、冷水机和空压机；首先将用自动纤维裁切机裁好的碳纤维布按照铺层放入涂好脱模剂的模具型腔中，用低压浇注机将快速固化的树脂混合均匀，并均匀的涂覆在碳纤维布表面；而后放入模架中锁紧模具，用模温机控制模具温度，通过空压机、模架加压将成型模具闭合，将少量气泡和多余树脂通过流胶槽溢出到模具的树脂槽中；加热加压使快速固化树脂固化成型，而后用冷水机冷却模具和模架液压站中的液压油；打开模具，取出模具后取出产品。
其中，所述的用低压浇注机将快速固化的树脂混合均匀，其中的树脂是指包括环氧树脂，不饱和树脂，乙烯基树脂，聚氨酯树脂等树脂。
其中，所述的加热加压使快速固化树脂固化成型的时间约为3分钟。
本发明的有益效果是，湿法模压工艺技术专门针对大型薄壁件来开发，继承了HP-RTM工艺的所有优点，并进一步缩短了成型时间，从5分钟左右提升至3分钟，提高了生产效率。。
附图说明
图1为本发明所述的碳纤维汽车零部件的快速成型湿法模压工艺图。
具体实施方式
为了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，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参看图1，本发明是一种碳纤维汽车零部件的快速成型湿法模压工艺，实现所述工艺的设备包括：模具1，自动纤维裁切机2、低压浇注机3、模架4、模温机5、冷水机6和空压机7；首先将用自动纤维裁切机2裁好的碳纤维布8按照铺层放入涂好脱模剂9的模具1型腔中，用低压浇注机3将快速固化的树脂10混合均匀，并均匀的涂覆在碳纤维布8表面；而后放入模架4中锁紧模具1，用模温机5控制模具1温度，通过空压机7、模架4加压将成型模具1闭合，将少量气泡和多余树脂10通过流胶槽溢出到模具1的树脂槽中；加热加压使快速固化树脂10固化成型，而后用冷水机6冷却模具1和模架4液压站中的液压油；打开模具1，取出模具后取出产品11。
其中，用低压浇注机将快速固化的树脂10混合均匀，其中的树脂10是指包括环氧树脂，不饱和树脂，乙烯基树脂，聚氨酯树脂等树脂和固化剂的混合物。
其中，加热加压使快速固化树脂10固化成型的时间约为3分钟。
本发明采用高压混合和注射，其注射时间缩短，使得可采用快速固化的环氧树脂。树脂的固化时间从原来的5分钟缩短至约3分钟，大大缩短了成型周期，提高了生产效率。
本发明采用了上述工艺流程，快速成型湿法模压工艺继承了高压RTM技术的所有优点，并克服了传统高压RTM工艺的固化时间长，成型时间长的技术难点。
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 (3)

1.一种碳纤维汽车零部件的快速成型湿法模压工艺，实现所述工艺的设备包括：模具，自动纤维裁切机、低压浇注机、模架、模温机、冷水机和空压机；其特征在于：首先将用自动纤维裁切机裁好的碳纤维布按照铺层放入涂好脱模剂的模具型腔中，用低压浇注机将快速固化的树脂混合均匀，并均匀的涂覆在碳纤维布表面；而后放入模架中锁紧模具，用模温机控制模具温度，通过空压机、模架加压将成型模具闭合，将少量气泡和多余树脂通过流胶槽溢出到模具的树脂槽中；加热加压使快速固化树脂固化成型，而后用冷水机冷却模具和模架液压站中的液压油；打开模具，取出模具后取出产品。
2.根据权利要求1所述的碳纤维汽车零部件的快速成型湿法模压工艺，其特征在于：所述的用低压浇注机将快速固化的树脂混合均匀，其中的树脂是指包括环氧树脂，不饱和树脂，乙烯基树脂，聚氨酯树脂等树脂。
3.根据权利要求1所述的碳纤维汽车零部件的快速成型湿法模压工艺，其特征在于：所述的加热加压使快速固化树脂固化成型的时间约为3分钟。
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