CN108527893A - 碳纤维复合材料空调风道成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种碳纤维复合材料风道成型方法，包括以下步骤：（1）模具处理（2）下料图设计（3）预浸料、胶膜裁剪（4）按铺层顺序铺贴5）封装（6）真空袋压固化（7）脱模（8）加工。本发明成型过程简单，成型制件表观质量较好，具备一定的阻燃性能。可用于批量生产、生产效率高、成本相对较低。
Description
技术领域
本发明属于复合材料工艺制造领域，具体为一种碳纤维复合材料风道成型方法。
背景技术
碳纤维复合材料与传统的金属结构制品相比，比强度、比模量更高，因而通过参数优化设计更容易实现轻质、高强，碳纤维复合材料风道可应用于对减重要求较高的车载军用方舱、城市列车、地铁车厢等等，相对于铝合金风道，碳纤维复合材料空调风道可以减重约30%。
关于空调风道专利有很多相关专利，包括构型、材料选型、连接设计、多功能设计，如：衡阳泰豪通信车辆有限公司、发明名称为一种方舱车用多功能的空调风道，专利申请号：201510798544.1、合肥美的荣事达电冰箱有限公司，发明名称为风道装置，专利号：201010526475.6，无锡金鑫集团股份有限公司，发明名称为一种有轨电车空调风道结构所用材料的制备方法，暂未见碳纤维复合材料空调风道。
在轨道交通领域轻量化、阻燃的前提下，要成型碳纤维复合材料阻燃空调风道，存在两个较为棘手的问题，第一阻燃预浸料分散性差，成型后的制件表面存在针孔，甚至是气孔；第二铺层少，制件R角处存在严重的缺胶现象。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种具备阻燃能力的碳纤维复合材料风道成型方法。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明是一种碳纤维复合材料空调风道成型方法，该成型方法包括如下步骤：
（1）模具处理：先清理干净模具阴模表面，然后在模具表面铺贴一层带胶脱模布；
（2）下料图设计：按照模具形状展开；沿①轴线位置将下料图分为两块区域；
（3）预浸料、胶膜裁剪：将预浸料及胶膜从冷库取出，室温下回温12h，然后在裁剪机上按照下料图裁剪；
（4）按铺层顺序铺贴：控制铺贴环境的温湿度，在第一层预浸料的铺贴面铺贴一层胶膜，然后再按预浸料的铺层顺序贴着模具铺层；
（5） 封装：铺贴完成后，在预浸料表面按顺序依次铺放脱模布、隔离膜，最后用真空袋包裹密封模具，安装真空快速接头，连接真空泵，抽真空；
（6）真空袋压固化：将模具放入烘箱，全程保持真空系统运行，对真空袋抽真空。按照固化制度固化，固化的升温速率为2℃/min，固化完成后关闭加热及真空系统，制件随炉冷却；
（7）脱模：待烘箱温度冷却至70℃以下时，打开烘箱，将模具取出，放置在工作平台上，依次拆除真空袋、隔离膜、脱模布；
（8）加工：按照设计尺寸切割、打磨。
本发明的进一步改进在于：在步骤（2）中，裁剪料预留余量，长度方向预留5-50mm，宽度方向预留5-30mm。
本发明的进一步改进在于：在步骤（3）中，所述预浸料为阻燃织物预浸料，阻燃织物预浸料单层厚度为0.1mm-0.3mm。
本发明的进一步改进在于：在步骤（4）中，铺贴料沿轴线①号位置分为两块，两块料之间采用搭接方式铺贴，搭接宽度为2-30mm，长度方向的预浸料允许对接，接缝≤1.5mm。
本发明的进一步改进在于：在所述步骤（5）中，真空袋压封装的顺序从里往外依次是脱模布、隔离膜、真空袋。
本发明的有益效果是：本发明采用复合材料制作风道，较传统金属风道轻便；本发明成型简单，可用于批量生产，生产效率高、成本相对较低；本发明还解决阻燃预浸料成型后的表观质量问题。
附图说明
图1是本发明碳纤维复合材料空调风道的主视图。
图2是本发明碳纤维复合材料空调风道的左视图。
图3是本发明实施例一的主视图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本方面做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
假定成型风道制件截面尺寸如下图3所示，长1000mm，制件按阴模成型，假定织物预浸料铺层为0/45/0，预浸料单层厚度为0.22mm，幅宽为1000mm，胶膜单层厚度为0.08mm，幅宽为1000mm。
该空调风道成型方法包括如下步骤：
（1）模具处理：用丙酮清理干净模具阴模表面，然后在模具表面铺贴一层带胶脱模布，注意带胶脱模布无褶皱，无包裹气泡，铺贴完带胶脱模布的模具可重复使用10次以上；
（2）下料图设计：按照模具形状展开；沿①轴线位置将下料图分为两块区域，在所述步骤（2）中，裁剪料预留余量，长度方向预留20mm，在靠近①轴线位置也就是宽度方向预留15mm余量，45°方向预浸料若长度方向不足，按对接形式设计；
（3）预浸料、胶膜裁剪：将预浸料及胶膜从冷库取出，室温下回温12h，然后在裁剪机上按照下料图裁剪，胶膜按照预浸料0°方向的铺层裁剪，所述预浸料为阻燃织物预浸料，阻燃织物预浸料单层厚度为0.1mm-0.3mm，方舱风道厚度≥0.5m，所成型的板材燃烧等级不低于S-3，参考DIN 5510-2:2009分级；
（4）按铺层顺序铺贴：控制铺贴环境的温湿度，在第一层预浸料的铺贴面铺贴一层胶膜，然后再按预浸料的铺层顺序贴着模具铺层；胶膜与预浸料组合铺层，首层为胶膜铺层，后续为预浸料铺层，铺贴环境温度在22±4℃，湿度≤65%，铺贴顺序为：首先在第一层预浸料也就是0°料的铺贴面铺贴一层胶膜，确保胶膜平铺、无褶皱、无包裹气泡，然后再按预浸料的铺层顺序贴着模具铺层，各层铺贴料在①轴线位置的R角处需要搭接，搭接宽度为15mm，长度方向若需要对接，则对接缝按≤1.5mm处理，且各层之间的对接缝需错开至少200mm，每铺完一层，需要用压板或楔子压实预浸料，尤其注意①和②轴线位置的R角，必须压实，待预浸料完整贴合模具后才能将预浸料外表层的PE膜揭掉；简而言之，铺贴料沿轴线也就是长度方向①号位置分为两块，两块料之间采用搭接方式铺贴，搭接宽度为2-30mm，长度方向的预浸料允许对接，接缝≤1.5mm；
（5） 封装：铺贴完成后，在预浸料表面按顺序依次铺放脱模布、隔离膜，须确保脱模布展开无褶皱，且全覆盖预浸料，最后用真空袋包裹密封模具，安装真空快速结构，连接真空泵，抽真空，抽真空时注意控制抽气速度，理顺真空袋，使真空袋在R角处能够充分贴合、压实，真空袋压封装的顺序从里往外依次是脱模布、隔离膜、真空袋；
（6）真空袋压固化：将模具放入烘箱，全程保持真空泵运行，抽真空，按照固化制度为：80℃/120min+120℃/40min固化，即先在80℃下保温120min，再在120℃下保温40min，固化的升温速率为2℃/min，固化完成后关闭加热及真空泵，制件随炉冷却；
（7）脱模：待烘箱温度冷却至70℃以下时，打开烘箱，将模具取出，放置在工作平台上，依次拆除真空带、隔离膜、脱模布，可以采用聚四氟乙烯楔子沿边角轻轻插入制件与模具制件的间隙，将制件脱出；
（8）加工：按照设计尺寸切割、打磨。
Claims (5)
1.一种碳纤维复合材料空调风道成型方法，其特征在于：所述成型方法包括如下步骤：
（1）模具处理：先清理干净模具阴模表面，然后在模具表面铺贴一层带胶脱模布；
（2）下料图设计：按照模具形状展开，沿①轴线位置将下料图分为两块区域；
（3）预浸料、胶膜裁剪：将预浸料及胶膜从冷库取出，室温下回温12h，然后在裁剪机上按照下料图裁剪；
（4）按铺层顺序铺贴：控制铺贴环境的温湿度，在第一层预浸料的铺贴面铺贴一层胶膜，然后再按预浸料的铺层顺序贴着模具铺层；
（5） 封装：铺贴完成后，在预浸料表面按顺序依次铺放脱模布、隔离膜，最后用真空袋包裹密封模具，安装真空快速接头，连接真空系统，抽真空；
（6）真空袋压固化：将封装后的模具放入烘箱，全程保持真空系统运行，对真空袋抽真空，按照固化制度固化，固化的升温速率为2℃/min，固化完成后关闭加热及真空系统，制件随炉冷却；
（7）脱模：待烘箱温度冷却至70℃以下时，打开烘箱，将模具取出，放置在工作平台上，依次拆除真空袋、隔离膜、脱模布；
（8）加工：按照设计尺寸切割、打磨。
2.根据权利要求1所述碳纤维复合材料空调风道成型方法，其特征在于：在所述步骤（2）中，裁剪料预留余量，长度方向预留5-50mm，宽度方向预留5-30mm。
3.根据权利要求1所述碳纤维复合材料空调风道成型方法，其特征在于：在所述步骤（3）中，所述预浸料为阻燃织物预浸料，阻燃织物预浸料单层厚度为0.1mm-0.3mm。
4.根据权利要求1所述碳纤维复合材料空调风道成型方法，其特征在于：在所述步骤（4）中，铺贴料沿轴线①号位置分为两块，两块料之间采用搭接方式铺贴，搭接宽度为2-30mm，长度方向的预浸料允许对接，接缝≤1.5mm。
5.根据权利要求1所述碳纤维复合材料空调风道成型方法，其特征在于：在所述步骤（5）中，真空袋压封装的顺序从里往外依次是脱模布、隔离膜、真空袋。
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