CN108583486A - 防撞部件和制造防撞部件的方法 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种防撞部件和制造防撞部件的方法，属于汽车零部件技术领域。所述防撞部件包括金属层和碳纤维层，其中：所述金属层的密度低于预设数值；所述金属层具有管状结构；所述碳纤维层固定于所述金属层的外管壁上；所述金属层的厚度处于第一预设数值范围内，所述碳纤维层的厚度处于第二预设数值范围内。采用本公开，管状结构可以增大防撞部件的受力面积，增强防撞效果，提高防撞部件的安全性。金属层具有良好的韧性，碳纤维层具有良好的强度，可以增强防撞部件的防撞效果，提高其安全性。碳纤维层具有低密度性，可以减轻防撞部件的重量。可见，该防撞部件应用在汽车上时，可以大大减轻整车的重量，有利于整车轻量化。

Description

防撞部件和制造防撞部件的方法

技术领域

本公开是关于汽车零部件技术领域，尤其是关于一种防撞部件和制造防撞部件的方法。

背景技术

随着经济水平的提高，汽车得到了快速发展，其中，汽车的安全性和轻量化一直是汽车行业的关注点。

目前对于经济型汽车，为了提高安全性，其防撞部件如前后横梁、左右纵梁等大多使用强度比较高的金属材料如钢材等。

在实现本公开的过程中，发明人发现至少存在以下问题：

上述防撞部件的重量较大，不利于整车的轻量化。

发明内容

本公开提供了一种防撞部件，以克服相关技术中存在的问题。所述技术方案如下：

根据本公开实施例，提供一种防撞部件，所述防撞部件包括金属层和碳纤维层，其中：

所述金属层的密度低于预设数值；

所述金属层具有管状结构；

所述碳纤维层固定于所述金属层的外管壁上；

所述金属层的厚度处于第一预设数值范围内，所述碳纤维层的厚度处于第二预设数值范围内。

可选的，所述预设数值处于0克每立方厘米至8克每立方厘米的范围内。

可选的，所述金属层为铝合金层。

可选的，所述碳纤维层是由碳纤维集束和胶状固化剂复合而成。

可选的，所述胶状固化剂为树脂。

可选的，所述第一预设数值范围、所述第二预设数值范围均为0.5毫米至3.0毫米。

可选的，所述防撞部件应用于汽车的横梁、纵梁、车门防撞杆、门槛加强杆、A柱加强杆、B柱加强杆和C柱加强杆中的至少一种。

根据本公开实施例，提供一种制造防撞部件的方法，所述方法包括：

将碳纤维集束浸入到胶状固化剂中，得到厚度处于第二预设数值范围内的片状的碳纤维层；

将所述碳纤维层包覆在密度低于预设数值，具有管状结构且厚度处于第一预设数值范围内的金属层的外管壁上；

将包覆有碳纤维层的金属层，在预设温度范围、预设压力范围，固化预设时长，得到由金属层和碳纤维层构成的防撞部件。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开实施例中，该防撞部件包括金属层和碳纤维层，其中：金属层的密度低于预设数值；金属层具有管状结构；碳纤维层固定于金属层的外管壁上；金属层的厚度处于第一预设数值范围内，碳纤维层的厚度处于第二预设数值范围内。上述结构的防撞部件，因金属层具有管状结构，该防撞部件也具有管状结构，管状结构可以增大受力面积，增强防撞效果，提高防撞部件的安全性。金属层具有良好的韧性，碳纤维层具有良好的强度，可以增强防撞部件的防撞效果，提高其安全性。碳纤维层具有低密度性，可以减轻防撞部件的重量。可见，该防撞部件应用在汽车上时，可以大大减轻整车的重量，有利于整车轻量化。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。在附图中：

图1是根据实施例示出的一种防撞部件的结构示意图；

图2是根据实施例示出的一种制造防撞部件的方法的流程图；

图3是根据实施例示出的一种制造防撞部件的方法的流程图。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本公开实施例提供了一种防撞部件，该防撞部件可以应用于各种防撞结构中，例如可以应用于汽车零部件技术领域中，如该防撞部件可以是横梁、纵梁、车门防撞杆、门槛加强杆、A柱加强杆、B柱加强杆和C柱加强杆等。

如图1所示，该防撞部件包括金属层和碳纤维层，其中：金属层的密度低于预设数值；金属层具有管状结构；碳纤维层固定于金属层的外管壁上；金属层的厚度处于第一预设数值范围内，碳纤维层的厚度处于第二预设数值范围内。

其中，金属层和碳纤维层都属于低密度材料，金属层的密度低于预设数值，如预设数值处于0克每立方厘米至8克每立方厘米的范围内。而碳纤维层是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的纤维材料，其密度为1.5克每立方厘米，比金属铝还要小，但其强度却高于钢铁。

在实施中，如图1所示，金属层具有管状结构，碳纤维层固定在管状结构的外管壁上，进而，该防撞部件具有管状结构，管状结构的防撞部件可以增大受力面积，发生碰撞时可以吸收较多的能量，可以提高防撞效果。金属层管壁的厚度主要根据实际需要设计，例如，其厚度可以处于0.5毫米至3毫米之间。碳纤维层的厚度也是根据实际需要设定，例如也可以处于0.5毫米至3毫米之间。关于金属层和碳纤维层的厚度所处的范围本实施例对此不做限制，以能够达到最佳防撞效果为目的。

在实际应用中，如果防撞部件全部由碳纤维层构成，一方面碳纤维材料的价格比较贵，成本较大，不适用于经济型汽车，另一方面碳纤维材料的强度大，韧性较低，属于脆性材料，不利于防撞。而本实施例中的防撞部件由延展性较好的金属层和强度较高的碳纤维层组成，这样，该防撞部件既具有良好的延展性又具有较高的强度，防撞效果好。而且，金属层的密度处于预设数值范围内，选用低密度材料的金属如铝合金或者钛合金等，进而该防撞部件的密度较低，那么在同样形状同等体积下，该防撞部件的重量更小，进而有利于其轻量化，那么应用在汽车上时，可以大大减轻整车的重量，有利于整车轻量化。

可选的，如上述所述金属层属于低密度材料，其密度低于预设数值，该预设数值，例如，可以处于0克每立方厘米至8克每立方厘米的范围内。相应的，可以是密度为7.8克每立方厘米的钢铁，也可以是密度为4.5克每立方厘米的钛合金，还可以是密度为2.7克每立方厘米的铝合金。金属层可以根据实际需求选择一种最佳的材料，金属层是钢铁的情况下，重量较高但是成本较低，金属层是钛合金的情况下，重量较低但是成本较高，金属层是铝合金的情况下，重量较低成本也比较低。以金属层为铝合金示例，该防撞部件具有以下效果：

铝合金的韧性较好，具有较好的延展性，这样，该防撞部件的内层是管状结构的铝合金层，外层是碳纤维层，管状结构可以增大受力面积，提高防撞效果，内层的铝合金层提供良好的延展性，降低防撞部件的脆性，外层的碳纤维层具有较高的强度，可以提供良好的刚性，提高防撞部件的强度。铝合金和碳纤维都属于低密度材料，可以大大降低防撞部件的重量，如果该防撞部件为汽车的零部件，则可以降低整车的重量，有利于整车的轻量化。

可选的，为了方便将碳纤维材料固定在金属层上，相应的，碳纤维层由碳纤维集束和胶状固化剂复合而成。

其中，胶状固化剂可以是粘度系数较高的树脂。

在实施中，技术人员可以将将碳纤维集束浸入到树脂中，碳纤维集束利用树脂的粘性，形成片状或者布状的碳纤维层，然后技术人员可以将片状的碳纤维层包覆在金属层的外管壁上，之后在经过加热加压处理，使碳纤维层固化在金属层上，进而形成防撞部件。

本公开实施例中，该防撞部件包括金属层和碳纤维层，其中：金属层的密度低于预设数值；金属层具有管状结构；碳纤维层固定于金属层的外管壁上；金属层的厚度处于第一预设数值范围内，碳纤维层的厚度处于第二预设数值范围内。上述结构的防撞部件，因金属层具有管状结构使该防撞部件也具有管状结构，管状结构可以增大受力面积，增强防撞效果，提高防撞部件的安全性。金属层具有良好的韧性，碳纤维层具有良好的强度，可以增强防撞部件的防撞效果，提高其安全性。碳纤维层具有低密度性，可以减轻防撞部件的重量。可见，该防撞部件应用在汽车上时，可以大大减轻整车的重量，有利于整车轻量化。

本公开实施例，还提供了一种制造防撞部件的方法，该防撞部件可以是上述所述的防撞部件，如图2所示，该方法包括以下流程：

其中，该方法的执行主体可以是技术人员，也可以是机器，还可以是由机器和技术人员共同执行，为方便介绍，可以以技术人员为执行主体示例。

在步骤201中，将碳纤维集束浸入到胶状固化剂中，得到厚度处于第二预设数值范围的片状的碳纤维层。

在实施中，技术人员可以将碳纤维集束浸入到胶状固化剂中，得到厚度处于第二预设数值范围内的片状的碳纤维层。其中，该步骤可以基于金属层的尺寸情况，批量制作，也可以每次制作尺寸较大的碳纤维层，然后在使用的时候再基于金属层的尺寸进行裁剪，具体生产过程本实施例不做限制。

在步骤202中，将碳纤维层包覆在密度低于预设数值，具有管状结构且厚度处于第一预设数值范围内的金属层的外管壁上。

在实施中，技术人员将尺寸与金属层的尺寸相匹配的碳纤维层包覆在金属层的外表面上，其中，由上述所述金属层的密度低于预设数值，且具有管状结构，那么技术人员可以将片状的碳纤维层包覆于管状结构的金属层的外管壁上，金属层的管壁厚度处于第一预设数值范围内，第一预设数值范围根据实际需求而设定。碳纤维层的包覆层数根据实际需求而定，其层数决定了碳纤维层的厚度。

在步骤203中，将包覆有碳纤维层的金属层，在预设温度范围、预设压力范围，固化预设时长，得到由金属层和碳纤维层构成的防撞部件。

在实施中，为了将碳纤维层固定在金属层的外管壁上，相应的，技术人员可以将包覆有碳纤维层的金属层放置于热压罐中，进行加热加压固化处理，然后再冷却至常温。其中，加热的温度范围以及加压的压力范围主要取决于固化处理时长，例如，对于快速处理，其固化处理时长较短，那么对应的加热温度和加压压力都比较高，对于正常或者慢速处理，其固化处理时长较长，那么对应的加热温度和加压压力可以较低，但是考虑到碳纤维的性能，加热的最高温度需要小于200℃，加压的最高压力需要小于1000KPa。

上述的制造防撞部件的过程可以使用如图3所示的流程图表示。

在实际应用中，固化处理过程中，为了提高碳纤维层与金属层之间的牢固性，固化处理过程中，需要在设定的每个温度范围内保温一段时间，例如，如表1所示为固化温度工艺参数，如表2所示为固化压力工艺参数。

表1固化温度工艺参数

温度(℃)	室温至80	80	80至130	130	130至60
						时长(min)	10	10	10	20	20

表2固化压力工艺参数

压力(KPa)	0至200	200	200至800	800	800至0
						时长(min)	10	10	10	20	20

本公开实施例中，使用上述方法制作的防撞部件，包括金属层和碳纤维层，其中：金属层的密度低于预设数值；金属层具有管状结构；碳纤维层固定于金属层的外管壁上；金属层的厚度处于第一预设数值范围内，碳纤维层的厚度处于第二预设数值范围内。上述结构的防撞部件，因金属层具有管状结构使该防撞部件也具有管状结构，管状结构可以增大受力面积，增强防撞效果，提高防撞部件的安全性。金属层具有良好的韧性，碳纤维层具有良好的强度，可以增强防撞部件的防撞效果，提高其安全性。碳纤维层具有低密度性，可以减轻防撞部件的重量。可见，该防撞部件应用在汽车上时，可以大大减轻整车的重量，有利于整车轻量化。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由上面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种防撞部件，其特征在于，所述防撞部件包括金属层和碳纤维层，其中：

所述金属层的密度低于预设数值；

所述金属层具有管状结构；

所述碳纤维层固定于所述金属层的外管壁上；

所述金属层的厚度处于第一预设数值范围内，所述碳纤维层的厚度处于第二预设数值范围内。

2.根据权利要求1所述的防撞部件，其特征在于，所述预设数值处于0克每立方厘米至8克每立方厘米的范围内。

3.根据权利要求1所述的防撞部件，其特征在于，所述金属层为铝合金层。

4.根据权利要求1所述的防撞部件，其特征在于，所述碳纤维层是由碳纤维集束和胶状固化剂复合而成。

5.根据权利要求4所述的防撞部件，其特征在于，所述胶状固化剂为树脂。

6.根据权利要求1所述的防撞部件，其特征在于，所述第一预设数值范围、所述第二预设数值范围均为0.5毫米至3.0毫米。

7.根据权利要求1-6任一项所述的防撞部件，其特征在于，所述防撞部件应用于汽车的横梁、纵梁、车门防撞杆、门槛加强杆、A柱加强杆、B柱加强杆和C柱加强杆中的至少一种。

8.一种制造防撞部件的方法，其特征在于，所述方法包括：

将碳纤维集束浸入到胶状固化剂中，得到厚度处于第二预设数值范围内的片状的碳纤维层；

将所述碳纤维层包覆在密度低于预设数值，具有管状结构且厚度处于第一预设数值范围内的金属层的外管壁上；

将包覆有碳纤维层的金属层，在预设温度范围、预设压力范围，固化预设时长，得到由金属层和碳纤维层构成的防撞部件。