CN108177361B - 制造复合材料车辆零部件的方法和车辆零部件及车辆 - Google Patents

制造复合材料车辆零部件的方法和车辆零部件及车辆 Download PDF

Info

Publication number
CN108177361B
CN108177361B CN201711330204.1A CN201711330204A CN108177361B CN 108177361 B CN108177361 B CN 108177361B CN 201711330204 A CN201711330204 A CN 201711330204A CN 108177361 B CN108177361 B CN 108177361B
Authority
CN
China
Prior art keywords
resin
fiber preform
injection
mold
space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711330204.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108177361A (zh
Inventor
段瑛涛
栗娜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Automotive Group Co Ltd
Beijing Automotive Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Beijing Automotive Group Co Ltd
Beijing Automotive Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Automotive Group Co Ltd, Beijing Automotive Research Institute Co Ltd filed Critical Beijing Automotive Group Co Ltd
Priority to CN201711330204.1A priority Critical patent/CN108177361B/zh
Publication of CN108177361A publication Critical patent/CN108177361A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108177361B publication Critical patent/CN108177361B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/40—Plastics, e.g. foam or rubber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

本公开涉及一种制造复合材料车辆零部件的方法和车辆零部件及车辆，该方法包括以下步骤：a、提供用于树脂传递模塑成型的上模具和下模具；b、将纤维预制体至于所述下模具上，并使所述下模具与上模具合模形成第一状态，由注胶口通过多个所述树脂流道向注塑空间内注塑树脂；c、当达到所需的树脂注塑量后停止注塑，并使所述下模具与上模具互相接近以挤压所述注塑空间并使其消失从而形成第二状态，得到被树脂浸润的纤维预制体；d、将步骤c中得到的所述被树脂浸润的纤维预制体进行固化成型，得到复合材料车辆零部件。采用本公开的方法能够制造出尺寸大、结构复杂、成本低的车辆零部件。

Description

制造复合材料车辆零部件的方法和车辆零部件及车辆
技术领域
本公开涉及复合材料加工技术领域，具体地，涉及一种制造复合材料车辆零部件的方法和车辆零部件及车辆。
背景技术
随着能源危机和环境危机的日益突出，汽车轻量化已经成为了汽车工业发展的必然选择。纤维增强复合材料具有比强度比模量高、耐高温、抗疲劳性好、可设计性强等优点，已经广泛应用于航天航空领域。然而由于落后的成型工艺和不成熟的结构设计技术使纤维增强复合材料在汽车工业中尚未获得大规模的应用。已有的纤维增强复合材料成型方法主要有手糊成型、缠绕成型、拉挤成型、模压成型、袋压成型、注射成型和树脂传递塑模成型(RTM)等。
现有技术中，制造大尺寸复杂结构的复合材料汽车零部件时，为保证树脂的浸润和填充，往往需要大幅提高注胶压力，即采用所谓的高压树脂传递模塑成型(HP-RTM)工艺。该工艺通过大幅提高注胶压力(通常需要80-200bar)，以提高高粘度树脂的浸润效率，实现复合材料零部件的制造。
HP-RTM虽然一定程度上解决了树脂的浸润问题，满足了零部件生产节拍的需求(1-5min/件)，但也带来了新的问题：首先，在传统RTM设备基础上增加高压设施，需要的设备投入及维护成本均大幅提升；其次，注胶压力提升，会对预成型件中的纤维排布造成影响，冲乱纤维的局部构型，影响制品性能；第三，过高的注胶压力需要相应地提升模具的耐压性能，因此只能使用金属模具进行试制，造成试制成本提升，不利于新零部件的开发和推广应用；此外，过高的注胶压力，容易使中空或夹层结构的预成型体发生结构变形，影响制品的性能。
发明内容
本公开的目的是提供一种制造大尺寸复杂结构的复合材料车辆零部件的方法和车辆零部件及车辆。
为了实现上述目的，本公开第一方面：提供一种制造复合材料车辆零部件的方法，该方法包括以下步骤：
a、提供用于树脂传递模塑成型的上模具和下模具，所述上模具具有注胶口和与所述注胶口连通的多个树脂流道，所述下模具可与上模具合模形成第一状态和第二状态，其中，
所述第一状态下，所述下模具与上模具合模形成具有注塑空间和纤维预制体容纳空间的第一合模腔；
所述第二状态下，所述下模具与上模具合模形成具有纤维预制体容纳空间的第二合模腔；
b、将纤维预制体至于所述下模具上，并使所述下模具与上模具合模形成所述第一状态，由所述注胶口通过多个所述树脂流道向所述注塑空间内注塑树脂；其中，所述纤维预制体是由连续纤维或纤维织物覆盖中空芯材得到的；
c、当达到所需的树脂注塑量后停止注塑，并使所述下模具与上模具互相接近以挤压所述注塑空间并使其消失从而形成所述第二状态，得到被树脂浸润的纤维预制体；
d、将步骤c中得到的所述被树脂浸润的纤维预制体进行固化成型，得到复合材料车辆零部件。
可选地，所述多个树脂流道均匀地分布在所述上模具中，所述树脂流道形成为管状或面状。
可选地，所述注塑空间的体积为以体积计的所述树脂注塑量的1.1-10倍。
可选地，所述连续纤维包括碳纤维、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至少一种。
可选地，所述纤维织物是由连续纤维进行铺层后得到的，所述纤维织物包括单轴向布、多轴向布、编织布和针织布中的至少一种。
可选地，所述中空芯材为充气芯模和/或空心玻璃微球。
可选地，所述充气芯模的材质为选自乙烯-辛烯共聚物、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚氨酯、环氧树脂和硅橡胶中的至少一种，所述充气芯模的耐压强度为5000-5000000PSI；
所述空心玻璃微球的密度为0.2-0.8g/cm3，直径为10-50μm，耐压强度为5000-1000000PSI。
可选地，当所述中空芯材为充气芯模时，该方法还包括在进行步骤d的所述固化成型后将所述中空芯模取出，得到复合材料车辆零部件的步骤。
可选地，所述树脂为选自环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯和醇酸树脂中的至少一种。
可选地，该方法还包括：步骤b中，使所述下模具与上模具合模形成所述第一状态后，进行抽真空使得所述第一合模腔内的压力为0.01-0.09MPa，然后再注塑树脂。
可选地，步骤b中，所述注塑的压力为0.05-1MPa。
可选地，步骤d中，所述固化成型的条件为：温度为15-100℃，时间为1-20min。
本公开第二方面：提供一种由本公开第一方面所述的方法制造的车辆零部件。
本公开第三方面：提供一种车辆，该车辆包括本公开第二方面所述的车辆零部件。
通过上述技术方案，本公开对传统的树脂传递模塑工艺进行改进，在制造大尺寸、结构复杂、同时具有中空结构的复合材料汽车零部件时，不需要额外配置高压注料系统，即可在较低压力下实现树脂的浸润，可有效降低零部件的制造成本，提高固化成型速度，并改善零部件中纤维排布的保持性，降低对中空芯材的压力，满足中空芯材的耐压要求。采用本公开的方法能够制造出尺寸大、结构复杂、成本低的车辆零部件，且零部件强度高、重量轻、一致性好，可用于汽车结构件、覆盖件等部位，更好地满足汽车轻量化要求。
本公开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公开的进一步理解，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公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开提供的方法中使用的上模具的一种具体实施方式的示意图。
图2是本公开提供的方法中使用的下模具的一种具体实施方式的示意图。
图3是采用本公开提供的方法中制造的车辆零部件的结构示意图。
图4是本公开提供的方法中所述第一状态的示意图。
图5是本公开提供的方法中所述第二状态的示意图。
附图标记说明
1 上模具 2 下模具
3 注胶口 4 第一树脂流道
5 注塑空间 6 纤维预制体容纳空间
7 上模具延伸部 8 下模具延伸部
9 第二树脂流道
具体实施方式
以下结合附图对本公开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公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指设备实际使用时的上和下。
本公开第一方面：提供一种制造复合材料车辆零部件的方法，该方法包括以下步骤：
a、提供用于树脂传递模塑成型的上模具1和下模具2，所述上模具1具有注胶口3和与所述注胶口3连通的多个树脂流道，所述下模具2可与上模具1合模形成第一状态和第二状态，其中，
所述第一状态下，所述下模具2与上模具1合模形成具有注塑空间5和纤维预制体容纳空间6的第一合模腔；
所述第二状态下，所述下模具2与上模具1合模形成具有纤维预制体容纳空间6的第二合模腔；
b、将纤维预制体至于所述下模具2上，并使所述下模具2与上模具1合模形成所述第一状态，由所述注胶口3通过多个所述树脂流道向所述注塑空间5内注塑树脂；其中，所述纤维预制体是由连续纤维或纤维织物覆盖中空芯材得到的；
c、当达到所需的树脂注塑量后停止注塑，并使所述下模具2与上模具1互相接近以挤压所述注塑空间5并使其消失从而形成所述第二状态，得到被树脂浸润的纤维预制体；
d、将步骤c中得到的所述被树脂浸润的纤维预制体进行固化成型，得到复合材料车辆零部件。
本公开对传统的树脂传递模塑工艺进行改进，在制造大尺寸、结构复杂、同时具有中空结构的复合材料汽车零部件时，不需要额外配置高压注料系统，即可在较低压力下实现树脂的浸润，可有效降低零部件的制造成本，提高固化成型速度，并改善零部件中纤维排布的保持性，降低对中空芯材的压力，满足中空芯材的耐压要求。
本公开采用的模具可以为树脂传递模塑工艺常用的普通硬模具或软模具。通过将上模具中的树脂流道设计为多个，可使树脂快速均匀地经多个流道同步注入所述注塑空间中。为了实现上述目的，所述多个树脂流道可以均匀地分布在所述上模具中。此外，所述树脂流道可以形成为管状或面状，即树脂在所述树脂流道中呈线状或面状流动。所述树脂流道的管阻可以根据需要进行设计，多个树脂流道的管阻可以相同；当车辆零部件不同区域的树脂分布具有差异时，也可将所述多个树脂流道的管阻设计为不同。管阻的设计方法为本领域技术人员所熟知，本公开不再赘述。图1和图2为本公开采用的上模具和下模具的一种具体实施方式的示意图，其中，上模具1具有两条呈管状的树脂流道，分别为第一树脂流道4和第二树脂流道9，上模具1和下模具2的下部分别形成有形状相匹配的上模具延伸部7和下模具延伸部8，该上模具延伸部7和下模具延伸部8可在所述第一状态下部分的贴合并在所述第二状态下全部贴合。
根据本公开，所述第一状态和第二状态可以通过下模具与上模具的不同合模程度实现。当采用如图1和图2所示的上模具和下模具时，所述第一状态和第二状态如图4和图5，即，将纤维预制体置于下模具2上并令下模具2对准上模具1后向上移动，直至下模具延伸部8与上模具延伸部7部分贴合时，形成具有注塑空间5和纤维预制体容纳空间6的第一合模腔，即第一状态；继续令下模具2上移，直到下模具延伸部8与上模具延伸部7全部贴合时，形成具有纤维预制体容纳空间6的第二合模腔，即第二状态。
根据本公开，所述纤维预制体容纳空间是指模腔中与纤维预制体形状相匹配的那一部分区域；所述注塑空间是指，在所述第一状态下，模腔中除纤维预制体容纳空间外的用于容纳所需注入的树脂的那一部分区域。所述注塑空间的形状可以与所述纤维预制体容纳空间的形状相类似，有利于树脂的浸润。所述注塑空间的体积可以较树脂的注塑量稍大，更有利于树脂在所述注塑空间内自由地流动，并缩短树脂浸润纤维预制体的时间。例如，所述注塑空间的体积可以为以体积计的所述树脂注塑量的1.1-10倍。
根据本公开，步骤b中，所述连续纤维的种类没有特殊的限制，例如可以包括碳纤维、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至少一种。
根据本公开，步骤b中，所述纤维织物是由连续纤维进行铺层后得到的，例如可以为包括单轴向布、多轴向布、编织布和针织布中的至少一种。本公开对铺层的方法没有特殊的限制，即将上述连续纤维采用常规的方式进行编织即可得到所述的纤维织物，所述纤维织物也可商购得到。
根据本公开，所述纤维预制体可以为将连续纤维或纤维织物通过铺层、缠绕和编织中任意一种的方式覆盖中空芯材后得到的。其中，所述铺层的层数可以在很大范围内变化，例如可以为2-50层，并可针对实际零部件的需要对局部进行补强。所述铺层中相邻两层连续纤维或纤维织物的铺设角度没有特殊的限制，例如可为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°、120°等。根据零部件所需纤维预制体结构的要求，可以对铺覆好的铺层结构进行裁切，然后铺覆到中空芯材表面，得到纤维预制体。裁切的形状可以通过FiberSim等分析软件进行模拟，裁切工艺可通过手工裁切，也可以通过激光裁切实现。其中，所述缠绕是指，将连续纤维或纤维织物以本领域的常规缠绕方式缠绕在中空芯材表面；所述编织是指，将连续纤维或纤维织物按照现有技术中的任意一种编织方式编织到中空芯材的表面；本公开对上述两种覆盖芯材的方式没有特殊的限制，本领域技术人员可以根据实际需要选取具体的实施方式。通过中空芯材的使用，可以提高车辆零部件的结构刚度，降低零部件重量和材料成本。图3是本公开中的纤维预制体的一种具体实施方式的示意图，其中，该纤维预制体的上部的一侧具有中空芯材。
根据本公开，步骤b中，所述中空芯材可以为充气芯模和/或空心玻璃微球。其中，所述充气芯模的含义为本领域技术人员所熟知，其材料可以为选自乙烯-辛烯共聚物、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚氨酯、环氧树脂和硅橡胶中的至少一种。所述充气芯模可以自带充气装置，例如可以具有充气阀门。所述充气芯模的耐压强度的可以为5000-5000000PSI，采用本公开的方法能够满足充气芯模的使用要求，所述充气芯模可重复使用200-100000次。当所述中空芯材为充气芯模时，该方法还可以包括在进行步骤d的所述固化成型后将所述中空芯模取出，得到复合材料车辆零部件的步骤。当所述中空芯材为充气芯模时，采用本公开的方法能够制造得到具有中空封闭截面结构的车辆零部件。
其中，所述空心玻璃微球的密度可以为0.2-0.8g/cm3，直径可以为10-50μm，耐压强度可以为5000-1000000PSI。本领域技术人员可以理解的是，当所述中空芯材为空心玻璃微球时，可以采用本领域的常规方法，例如吹塑工艺，将空心玻璃微球制成中空芯材，再令连续纤维或纤维织物对其进行覆盖，从而得到纤维预制体。并且当所述中空芯材为空心玻璃微球时，成型后无需将空心玻璃微球芯材取出，即可制造得到具有低密度三明治结构的车辆零部件。
根据本公开，所述树脂可以为本领域常规的热固性树脂，例如为选自环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯和醇酸树脂中的至少一种。
根据本公开，为了进一步降低注塑的压力，该方法还可以包括：步骤b中，使所述下模具与上模具合模形成所述第一状态后，进行抽真空使得所述第一合模腔内的压力为0.01-0.09MPa，然后再注塑树脂。
本公开的方法可以在较低的注塑压力下实现树脂的浸润。步骤b中，所述注塑的压力可以为0.05-1MPa，例如0.05-0.1MPa，0.12-0.25MPa，0.5-1MPa等。
根据本公开，当达到所需的树脂注塑量后即可封闭注胶口，停止注塑。树脂的注塑可通过计量泵进行控制。以体积计的树脂注塑量a可通过车辆零部件的总体积V、纤维预制体的体积占车辆零部件总体积的比例c％和中空结构的体积占车辆零部件总体积的比例b％计算：
a＝V×(1-c％-b％)。
通过移动模具形成所述第二状态，可以增加树脂的浸润压力，提高树脂的浸润效果和浸润质量，改善复合材料的复合效果。
本公开的方法可以有效提高被树脂浸润的纤维预制体的固化成型的速度。因此，步骤d中，所述固化成型的条件可以为：温度为15-100℃，时间为1-20min。待固化成型完成，打开模具，自然冷却后取出，即可得到所制造的零部件。另外，还可根据最终产品的需求，可选地对成型件进行切削、打磨等后处理，得到可直接装配到车辆上的复合材料车辆零部件。
本公开第二方面：提高一种由本公开第一方面所述的方法制造的车辆零部件。
本公开的车辆零部件强度高、重量轻、一致性好，可用于汽车结构件、覆盖件等部位，更好地满足汽车轻量化要求。
本公开第三方面：提高一种车辆，该车辆包括本公开第二方面所述的车辆零部件。
下面通过实施例对本公开做进一步说明，但并不因此而限制本公开的内容。
实施例1-2用于说明本公开的制造复合材料车辆零部件的方法，其中，所用的模具为如图1所示的上模具和如图2所示的下模具，上模具中的第一树脂流道4和第二树脂流道9的长度及管阻相同。
实施例1
本实施例制造的目标车辆零部件的总体积V为2.56dm3，纤维预制体的体积占车辆零部件总体积的比例c％为40％，中空结构的体积占车辆零部件总体积的比例b％为5％。按照a＝V×(1-c％-b％)计算得到树脂的注塑量a为1.41dm3。
将双轴向布(购自科纺勒，由T700碳纤维制成，商品号为C-PLY SP BX300C3,4 24KHS-A)在由硅橡胶(购自奥润达公司)制成的充气芯模(耐压强度为100000PSI)上进行铺层，双轴向布层内铺设角度为90°，相邻两层双轴向布的铺设角度为45°，得到双轴向布层数为11层的如图3所示的纤维预制体。将上述纤维预制体置于下模具上，并使下模具与上模具合模形成如图4的第一状态，其中注塑空间5的体积为以体积计的树脂注塑量的2.8倍，然后抽真空使得第一合模腔内的压力为0.05MPa。
由注胶口在0.09MPa压力下注入环氧树脂(购自HEXION，商品号为RIM935)，树脂在两个树脂流道中以相同流速进入注塑空间，达到注塑量后封闭注胶口，停止注塑。使下模具与上模具互相接近以挤压注塑空间并使其消失从而形成如图5所示的第二状态，得到被树脂浸润的纤维预制体。加热模具至60℃进行固化成型2min，然后开启模具，取出成型件并取出成型件中的充气芯模，根据最终产品的需求对其进行切削、打磨等后处理，得到本实施例制造的车辆零部件。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，纤维预制体中的中空芯材为空心玻璃微球，具体制备方法为：按照环氧树脂(购自HEXION，商品号为RIM935)、T700碳纤维(购自SIGRAFIL，商品号为CT50-4.4/255-E100)与空心玻璃微球(密度为0.45g/cm3，直径为28μm，耐压强度为100000PSI)的重量比为65:20:15，采用吹塑工艺制成与实施1形状、体积相同的中空芯材。再按照实施例1的方法制备纤维预制体、注塑、并固化成型，成型后不需要取出成型件中的空心玻璃微球芯材，即可得到本实施例制造的车辆零部件。
对比例1
按照实施例1的方法制造车辆零部件，区别在于，将纤维预制体置于下模具上后，使下模具与上模具直接合模形成如图5的第二状态。由注胶口在2.0MPa压力下注入环氧树脂(购自HEXION，商品号为RIM935)，树脂在两个树脂流道中以相同流速进入注塑空间，达到注塑量后封闭注胶口，停止注塑，得到被树脂浸润的纤维预制体。加热模具至60℃进行固化成型2min，然后开启模具，取出成型件，成型件中的充气芯模在较高的注塑压力下发生变形，导致所得产品结构与目标零部件的结构具有差异，同时树脂浸润效果较差，表面出现留痕。
测试实施例1
分别对实施例1-2和对比例1中得到的车辆零部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，比强度定义为屈服强度与重量的比值，测试结果列于表1。
表1
重量/kg 屈服强度/MPa 比强度/(MPa·kg<sup>-1</sup>)
实施例1 3.84 1869 486.7
实施例2 3.86 1926 498.9
对比例1 3.83 1682 439.2
由实施例1-2和对比例1的对比可见，采用本公开的方法制造的车辆零部件与采用一次合模方法制造的车辆零部件的重量相当，强度有一定提高。并且，在一次合模方法中，由于注塑压力较高，使得充气芯模发生变形，导致所得产品结构与目标零部件的结构具有差异；同时由于树脂浸润效果变差，表面出现留痕，内部孔隙率提升，导致零部件性能降低。而本公开的制造方法能够在较低压力下实现树脂的浸润，有效降低了零部件的制造成本，能够更方便地制造出具有中空结构且性能优异的车辆零部件。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
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，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (14)

1.一种制造复合材料车辆零部件的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a、提供用于树脂传递模塑成型的上模具和下模具，所述上模具具有注胶口和与所述注胶口连通的多个树脂流道，所述下模具可与上模具合模形成第一状态和第二状态，其中，
所述第一状态下，所述下模具与上模具合模形成具有注塑空间和纤维预制体容纳空间的第一合模腔；其中，所述纤维预制体容纳空间是指所述第一合模腔中与纤维预制体形状相匹配的那一部分区域；所述注塑空间是指，在所述第一状态下，所述第一合模腔中除所述纤维预制体容纳空间外的用于容纳所需注入的树脂的那一部分区域，所述注塑空间的形状与所述纤维预制体容纳空间的形状相类似；
所述第二状态下，所述下模具与上模具合模形成具有纤维预制体容纳空间的第二合模腔；
b、将纤维预制体至于所述下模具上，并使所述下模具与上模具合模形成所述第一状态，由所述注胶口通过多个所述树脂流道向所述注塑空间内注塑树脂；其中，所述纤维预制体是由连续纤维或纤维织物覆盖中空芯材得到的；
c、当达到所需的树脂注塑量后停止注塑，并使所述下模具与上模具互相接近以挤压所述注塑空间并使其消失从而形成所述第二状态，得到被树脂浸润的纤维预制体；
d、将步骤c中得到的所述被树脂浸润的纤维预制体进行固化成型，得到复合材料车辆零部件。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个树脂流道均匀地分布在所述上模具中，所述树脂流道形成为管状或面状。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述注塑空间的体积为以体积计的所述树脂注塑量的1.1-10倍。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述连续纤维包括碳纤维、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至少一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纤维织物是由连续纤维进行铺层后得到的，所述纤维织物包括单轴向布、多轴向布、编织布和针织布中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述中空芯材为充气芯模和/或空心玻璃微球。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述充气芯模的材质为选自乙烯-辛烯共聚物、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚氨酯、环氧树脂和硅橡胶中的至少一种，所述充气芯模的耐压强度为5000-5000000PSI；
所述空心玻璃微球的密度为0.2-0.8g/cm3，直径为10-50μm，耐压强度为5000-1000000PSI。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，当所述中空芯材为充气芯模时，该方法还包括在进行步骤d的所述固化成型后将所述中空芯模取出，得到复合材料车辆零部件的步骤。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述树脂为选自环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯和醇酸树脂中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括：步骤b中，使所述下模具与上模具合模形成所述第一状态后，进行抽真空使得所述第一合模腔内的压力为0.01-0.09MPa，然后再注塑树脂。
11.根据权利要求1或10所述的方法，其中，步骤b中，所述注塑的压力为0.05-1MPa。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤d中，所述固化成型的条件为：温度为15-100℃，时间为1-20min。
13.一种由权利要求1-12中任意一项所述的方法制造的车辆零部件。
14.一种车辆，其特征在于，该车辆包括权利要求13所述的车辆零部件。
CN201711330204.1A 2017-12-13 2017-12-13 制造复合材料车辆零部件的方法和车辆零部件及车辆 Active CN108177361B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711330204.1A CN108177361B (zh) 2017-12-13 2017-12-13 制造复合材料车辆零部件的方法和车辆零部件及车辆

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711330204.1A CN108177361B (zh) 2017-12-13 2017-12-13 制造复合材料车辆零部件的方法和车辆零部件及车辆

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108177361A CN108177361A (zh) 2018-06-19
CN108177361B true CN108177361B (zh) 2020-08-28

Family

ID=62546240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711330204.1A Active CN108177361B (zh) 2017-12-13 2017-12-13 制造复合材料车辆零部件的方法和车辆零部件及车辆

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108177361B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111267327A (zh) * 2020-03-16 2020-06-12 沈阳飞机工业（集团）有限公司 蒙皮拉伸成形模具及其制作方法
CN113459544A (zh) * 2020-03-30 2021-10-01 株式会社世原精工 汽车零部件成型用rtm复合模具装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103692662A (zh) * 2013-12-20 2014-04-02 大连罗兰泵业有限公司 真空模腔柱塞高压浸渍模塑方法及装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103692662A (zh) * 2013-12-20 2014-04-02 大连罗兰泵业有限公司 真空模腔柱塞高压浸渍模塑方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN108177361A (zh) 2018-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103407173B (zh) 一种纤维增强树脂基复合材料机翼的整体成型方法
CN103407174B (zh) 一种纤维增强树脂基复合材料豆荚型管件的整体成型方法
CN103963319B (zh) 一种复合材料加筋壁板的预浸料/树脂膜熔渗共固化成型方法
CN103963315B (zh) 一种复合材料的预浸料/树脂传递模塑共固化工艺方法
EP2190650B1 (en) Method of making a hollow composite structure
US10994501B2 (en) Method for molding hollow vehicle part, hollow vehicle part and automobile
CN103213287B (zh) 复合材料弹翼的制备方法
CN104070687A (zh) 一种气囊加压辅助树脂膜转移成型复合材料管型件的方法
CA2935481C (en) Frp shaping jig and method of shaping frp structure
CN105346099A (zh) 一种碳纤维复合材料薄壁曲线管件的制备方法
CN105216342B (zh) 车用碳纤维复合材料帽型梁制备方法及模具
CN108177361B (zh) 制造复合材料车辆零部件的方法和车辆零部件及车辆
CN104552727A (zh) 一种碳纤维制品的制备方法
CN103171212A (zh) 一种增韧的叠层复合材料及其制备方法
CN113427793B (zh) 高强度耐高温复合材料进气道及其成型方法
CN101740186B (zh) 二步成型的高电压复合绝缘子实心芯棒的制备方法
CN107097397A (zh) 芯模气囊、芯模气囊模组及芯模气囊的制造方法
CN104369387B (zh) Pmi泡沫夹芯碳纤维复合材料工程车臂架及其制造方法
CN106945305A (zh) 纤维增强复合材料制备方法及纤维增强复合材料
CN112454950B (zh) 一种工艺蒙皮、吸波复合材料部件及其制备方法
CN104057622A (zh) 碳纤维复合材料两段式成型工艺
CN105566744A (zh) 一种聚丙烯自增强复合材料及其制备方法
CN205112423U (zh) 车用碳纤维复合材料帽型梁制备模具
JP4706244B2 (ja) Ｆｒｐ中空構造体の成形方法
CN102179942A (zh) 一种闭合模内置树脂流动分配器的复合材料液态成型方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant