CN108995253A - 一种泡沫芯薄层复合材料杆件的制作 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泡沫芯薄层复合材料杆件的制作，以轻质塑料泡沫为芯材，在芯材外面编织二维或三堆纤维套管，然后将带有泡沫芯材外面直接编织有纤维套管的杆件放入定制的模具之中，通过注入树脂在受控制的温度和压力下固化成型。采用上述制作工艺的泡沫芯薄层复合材料杆件其形状可以是直线形的也可以是弯曲形的；其截面可以是矩形的也可以是方格形或其它形状；其长度并无限定可根据需要设定，管件的编织纤维材料、壁厚、编织角度和结构可以根据受力要求任意选择滿足不同的需求。这种制作工艺真正可达到材料、结构、性能可设计变化，性价比最优的目的，带来更好的使用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种轻质、高强薄层复合材料管杆件的制作工艺，特别适用于但并不限于汽车轻量化车身结构框架制造、承重建筑桁架制造和其它类似需要抗冲击、抗弯曲、承重结构管杆件的生产制作。
背景技术
汽车，即本身具有动力得以驱动，不须依轨道或电力架设，得以机动行驶之车辆。广义来说，具有四轮行驶的车辆，普遍多称为汽车；汽车一般由发动机、底盘、车身和电气设备等四个基本部分组成。现在汽车车身结构框架制造越来越往轻量化设计，汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染；现有汽车车身结构框架还不够轻量化，强度、成本还有待提高，为此，我们提出一种泡沫芯薄层复合材料杆件的制作。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种泡沫芯薄层复合材料杆件的制作，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
普通薄层复合材料管杆件其生产制作，所述具体步骤如下：
(1)采用刚性材料作为模芯进行纤维周向来回缠绕并连续涂布树脂；
(2)缠绕结束后模芯加外周缠绕纤维树脂进行加热固化再脱模而成；
(3)采用低熔点蜡或金属制成异形截面和定长度芯材并在芯材外套上纤维编织套管；
(4)将芯材连同套管放入特制的模具中注入树脂加热固化直至脱模；
(5)脱模后需将芯材熔化才能成为复合材料管杆件。
一种泡沫芯薄层复合材料杆件的制作，所述具体步骤如下：
(1)采用闭孔和一定比重要求的轻质塑料泡沫为管杆件的芯材；
(2)泡沫芯材可以加工成矩形也可以加工成其它截面形状和尺寸的芯条；
(3)泡沫芯条可以是定长也可以连续不限定；
(4)在泡沫芯条上编织套管，套管形状近净似于芯条形状，编织套管长度随芯条长度而定；
(5)编织在泡沫芯条上的纤维材料、管壁厚度、编织角度和结构可以根据受力要求任意选择；
(6)编织后的预成型件放入特制的模具中采用树脂灌注成型工艺成型；
(7)编织后带泡沫芯的预成型件还可以通过组合、再编织和树脂灌注成型形成方格形或多格形截面杆件获取更强的刚度和吸能潜力。
优选的，(1)所述芯部泡沫材料为闭孔，采用有一定比重要求(40-80kg/m3)的轻质塑料泡沫，如聚乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、酚醛泡沫和聚甲基丙烯酰亚胺泡沫等；(2)所述纤维为高强度玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、尼龙纤维、聚酰亚胺纤维等；(3)所述树脂为环氧树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂等。
优选的，所述泡沫芯条的截面可以是方形、长方形、圆形、椭园形等规则和不规则截面。
优选的，所述预成型管杆件纤维编织是依泡沫芯条的形状随形而编织。
优选的，(1)所述编织后的预成型件放入特制的模具中，其模具材料可以是碳纤维树脂模，也可以是铝模和钢模；(2)所述编织后的预成型杆件是可以略微变形的，杆件按模具形状最终成型，可以是直线形杆也可以是有一定弧度的杆。(3)所述采用树脂转移模塑成型工艺成型，可以是普通树脂转移模塑成型工艺成型也可以高压短周期树脂转移模塑成型工艺成型，根据产量和成夲要求而定。
优选的，所述(1)泡沫芯薄层复合材料管杆件制作通常是单腔管杆件；(2)根据需要，也可将单腔杆件预成型件通过不同组合和加工制作，形成双腔、四腔或多腔管杆件，具有更强的刚性和吸能潜力。
优选的，所述图3-图5中1为碳纤维、树脂复合材料杆件，2为碳纤维及树脂复合材料，3为泡沫填充材料，4为泡沫芯薄层复合材料管杆件。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该一种泡沫芯薄层复合材料杆件的制作，是给汽车轻量化车身结构框架提供一种更轻、强度更高、成本更便宜，大批量制作更方便的轻量高强管杆件，提高复合材料管杆件成型制作的效率，降低复合材料管杆件制品的成本，减少管杆件材料的浪费，适应管杆件材料的多种选择。
附图说明
图1为本发明普通薄层复合材料管杆件其生产制作流程图。
图2为本发明一种泡沫芯薄层复合材料杆件的制作流程图。
图3为本发明泡沫芯薄层复合材料管杆件结构图。
图4为本发明泡沫芯薄层复合材料管多腔截面放大图。
图5为本发明泡沫芯薄层复合材料管杆件制成的汽车轻量化车身结构框架图。
图中：1、碳纤维、树脂复合材料杆件；2、碳纤维及树脂复合材料；3、泡沫填充材料；4、泡沫芯薄层复合材料管杆件。
具体实施方式
为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，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
如图1-5所示，普通薄层复合材料管杆件其生产制作，具体步骤如下：
(1)采用刚性材料作为模芯进行纤维周向来回缠绕并连续涂布树脂；
(2)缠绕结束后模芯加外周缠绕纤维树脂进行加热固化再脱模而成；
(3)采用低熔点蜡或金属制成异形截面和定长度芯材并在芯材外套上纤维编织套管；
(4)将芯材连同套管放入特制的模具中注入树脂加热固化直至脱模；
(5)脱模后需将芯材熔化才能成为复合材料管杆件。
实施例2
如图1-5所示，一种泡沫芯薄层复合材料杆件的制作，具体步骤如下：
(2)采用闭孔和一定比重要求的轻质塑料泡沫为管杆件的芯材；
(2)泡沫芯材可以加工成矩形也可以加工成其它截面形状和尺寸的芯条；
(3)泡沫芯条可以是定长也可以连续不限定；
(4)在泡沫芯条上编织套管，套管形状近净似于芯条形状，编织套管长度随芯条长度而定；
(5)编织在泡沫芯条上的纤维材料、管壁厚度、编织角度和结构可以根据受力要求任意选择；
(6)编织后的预成型件放入特制的模具中采用树脂灌注成型工艺成型；
(7)编织后带泡沫芯的预成型件还可以通过组合、再编织和树脂灌注成型形成方格形或多格形截面杆件获取更强的刚度和吸能潜力。
实施例3
如图1-5所示，一种泡沫芯薄层复合材料杆件的制作，(1)芯部泡沫材料为闭孔，采用有一定比重要求(40-80kg/m3)的轻质塑料泡沫，如聚乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、酚醛泡沫和聚甲基丙烯酰亚胺泡沫等；(2)纤维为高强度玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、尼龙纤维、聚酰亚胺纤维等；(3)树脂为环氧树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂等；泡沫芯条的截面可以是方形、长方形、圆形、椭园形等规则和不规则截面；预成型管杆件纤维编织是依泡沫芯条的形状随形而编织。
实施例4
如图1-5所示，一种泡沫芯薄层复合材料杆件的制作，(1)编织后的预成型件放入特制的模具中，其模具材料可以是碳纤维树脂模，也可以是铝模和钢模；(2)编织后的预成型杆件是可以略微变形的，杆件按模具形状最终成型，可以是直线形杆也可以是有一定弧度的杆。(3)采用树脂转移模塑成型工艺成型，可以是普通树脂转移模塑成型工艺成型也可以高压短周期树脂转移模塑成型工艺成型，根据产量和成本要求而定；(1)泡沫芯薄层复合材料管杆件制作通常是单腔管杆件；(2)根据需要，也可将单腔杆件预成型件通过不同组合和加工制作，形成双腔、四腔或多腔管杆件，具有更强的刚性和吸能潜力；图3-图5中1为碳纤维、树脂复合材料杆件，2为碳纤维及树脂复合材料，3为泡沫填充材料，4为泡沫芯薄层复合材料管杆件。
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 (8)
1.普通薄层复合材料管杆件其生产制作，其特征在于：所述具体步骤如下：
(1)采用刚性材料作为模芯进行纤维周向来回缠绕并连续涂布树脂；
(2)缠绕结束后模芯加外周缠绕纤维树脂进行加热固化再脱模而成；
(3)采用低熔点蜡或金属制成异形截面和定长度芯材并在芯材外套上纤维编织套管；
(4)将芯材连同套管放入特制的模具中注入树脂加热固化直至脱模；
(5)脱模后需将芯材熔化才能成为复合材料管杆件。
2.一种泡沫芯薄层复合材料杆件的制作，其特征在于：所述具体步骤如下：
(1)采用闭孔和一定比重要求的轻质塑料泡沫为管杆件的芯材；
(2)泡沫芯材可以加工成矩形也可以加工成其它截面形状和尺寸的芯条；
(3)泡沫芯条可以是定长也可以连续不限定；
(4)在泡沫芯条上编织套管，套管形状近净似于芯条形状，编织套管长度随芯条长度而定；
(5)编织在泡沫芯条上的纤维材料、管壁厚度、编织角度和结构可以根据受力要求任意选择；
(6)编织后的预成型件放入特制的模具中采用树脂灌注成型工艺成型；
(7)编织后带泡沫芯的预成型件还可以通过组合、再编织和树脂灌注成型形成方格形或多格形截面杆件获取更强的刚度和吸能潜力。
3.根据权利要求2所述的一种泡沫芯薄层复合材料杆件的制作，其特征在于：(1)所述芯部泡沫材料为闭孔，采用有一定比重要求(40-80kg/m3)的轻质塑料泡沫，如聚乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、酚醛泡沫和聚甲基丙烯酰亚胺泡沫等；(2)所述纤维为高强度玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、尼龙纤维、聚酰亚胺纤维等；(3)所述树脂为环氧树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂等。
4.根据权利要求2所述的一种泡沫芯薄层复合材料杆件的制作，其特征在于：所述泡沫芯条的截面可以是方形、长方形、圆形、椭园形等规则和不规则截面。
5.根据权利要求2所述的一种泡沫芯薄层复合材料杆件的制作，其特征在于：所述预成型管杆件纤维编织是依泡沫芯条的形状随形而编织。
6.根据权利要求2所述的一种泡沫芯薄层复合材料杆件的制作，其特征在于：(1)所述编织后的预成型件放入特制的模具中，其模具材料可以是碳纤维树脂模，也可以是铝模和钢模；(2)所述编织后的预成型杆件是可以略微变形的，杆件按模具形状最终成型，可以是直线形杆也可以是有一定弧度的杆。(3)所述采用树脂转移模塑成型工艺成型，可以是普通树脂转移模塑成型工艺成型也可以高压短周期树脂转移模塑成型工艺成型，根据产量和成本要求而定。
7.根据权利要求2所述的一种泡沫芯薄层复合材料杆件的制作，其特征在于：所述(1)泡沫芯薄层复合材料管杆件制作通常是单腔管杆件；(2)根据需要，也可将单腔杆件预成型件通过不同组合和加工制作，形成双腔、四腔或多腔管杆件，具有更强的刚性和吸能潜力。
8.根据权利要求2所述的一种泡沫芯薄层复合材料杆件的制作，其特征在于：所述图3-图5中1为碳纤维、树脂复合材料杆件，2为碳纤维及树脂复合材料，3为泡沫填充材料，4为泡沫芯薄层复合材料管杆件。
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