CN114013072B - 一种smc模压成型复材零件中预埋件的一体成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于复合材料液体成型技术领域,涉及一种SMC模压成型复材零件中预埋件的一体成型方法,包括的步骤:裁切SMC片料的外形较本体SMC填充区的外形轮廓整体缩小制备本体SMC;在表面处理后的预埋件表面铺贴一层胶膜,之后沿着同一方向在胶膜外缠绕单向带预浸料,且在预埋件结合本体SMC的方位预留一定长度的单向带预浸料;将模压模具升温,开模后在模具的下模投放本体SMC和缠绕预浸料的预埋件,使预留的单向带预浸料延伸入本体SMC中;将模压模具的上、下模合模,设置压机压力进行加压保温,复材零件固化,实现本体SMC和缠绕预浸料的预埋件一体成型。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料制造技术领域,特别是涉及一种SMC模压成型复材零件中预埋件的一体成型方法。
背景技术
SMC已广泛应用到汽车、轨道交通等多个领域中,因其具有快速成型、低成本、易实现批产等优势,多用于成型装饰部件,而某些结构部件也会选用SMC(增强纤维为短切型),为了确保其强度满足设计要求,可选择长纤维(增强纤维为连续型)预浸料与SMC混合成型,长纤维一般置于部件外层,但是,无论是装饰部件还是结构部件,都会存在在部件内部增放预埋件(金属件),用于后续连接,普通的金属连接,预埋件可直接埋入SMC料中,而承力部分的金属连接,预埋件极易出现脱落,甚至引发部件断裂。
目前SMC模压成型复材零件中预埋的预埋件(金属件)为了增加与SMC接触面积,在预埋件表面做不同程度的凹陷设计,这种设计会在一定程度上增加其结合强度,但对于一些连接承力较大的预埋件该种设计也不能完全满足其强度要求.
基于上述缺陷,发明人提供了一种SMC模压成型复材零件中预埋件的一体成型方法,以提高产品质量。
发明内容
(1)要解决的技术问题
本发明实施例提供了一种SMC模压成型复材零件中预埋件的一体成型方法,解决了现有技术的SMC模压成型复材零件中预埋件与SMC结合强度差,导致预埋件脱落的技术问题。
(2)技术方案
本发明的实施例提出了一种SMC模压成型复材零件中预埋件的一体成型方法,该成型方法至少包括以下步骤:
SMC片料裁切,裁切SMC片料的外形较本体SMC填充区的外形轮廓整体缩小10-20mm、或者裁切SMC片料的外形表面积占产品表面积的50-80%,制备本体SMC;
预浸料缠绕,在表面处理后的预埋件表面铺贴一层胶膜,之后沿着同一方向在所述胶膜外缠绕单向带预浸料,且在所述预埋件结合所述本体SMC的方位预留一定长度的单向带预浸料;
材料投放,将模压模具升温至120-150℃,开模后在模具的下模投放本体SMC和缠绕预浸料的预埋件,使预留的单向带预浸料延伸入本体SMC中;
合模/固化:将模压模具的上、下模合模,设置压机压力(100-700T)进行加压,120-150℃保温,复材零件固化,实现本体SMC和缠绕预浸料的预埋件一体成型。
进一步地,所述SMC片料和所述单向带预浸料要求在温度15-27℃、湿度≤80%的环境下进行铺放。
进一步地,所述预浸料缠绕的方法包括:(1)利用单向带预浸料将预埋件表面的凹陷区填充饱满,与周边区域持平,缠绕的预浸料做搭接处理时,搭接长度不低于50mm;(2)再利用单向带预浸料继续缠绕在预埋件整个表面,缠绕层数不低于2层,该区域的预浸料不允许断开,并将一侧的预浸料保留,延伸长度不低于200mm;(3)在上一工序中保留一侧的预浸料上表面继续铺贴预浸料,缠绕环至预埋件的另一侧,延伸长度不低于200mm。
进一步地,若本体SMC中预埋多个预埋件,将不同预埋件表面缠绕的预留一定长度的单向带预浸料进行搭接处理,以增强连接强度。
进一步地,所述SMC片料的树脂体系为环氧型、乙烯基型、不饱和聚酯型。
进一步地,所述SMC片料的增强纤维是短切型,增强纤维为玻璃纤维、碳纤维,短切纤维含量是45-60%,纤维长度是10-30mm。
进一步地,预埋件为金属件,与SMC或预浸料接触侧的预埋件外形做凹陷型设计,预埋件表面处理方式采用砂纸打磨、喷砂、干冰处理、等离子处理方式。
进一步地,所述胶膜的树脂体系与缠绕用预浸料的树脂体系一致,面密度为150-300g/m2。
进一步地,所述单向带预浸料的纤维是连续型,增强纤维为玻璃纤维、碳纤维,纤维面密度可为100-300g/m2,树脂体系是环氧型、酚醛型、双马型。
进一步地,所述胶膜、单向带预浸料的固化温度、时间与SMC片料的固化温度、时间相当。
(3)有益效果
本发明有益效果为:为了提供SMC模压成型复材零件中预埋件与SMC的结合强度,在表面处理后的预埋件表面铺贴一层胶膜,之后沿着一个方向在预埋件表面缠绕单向带预浸料,在预埋件所需方位预留一定长度,使其延伸入SMC中,实现一体成型。胶膜可起到增强预埋件与预浸料间胶合的作用,缠绕部分预浸料(连续型长纤维)可起到加强预埋件自身的强度,也可更好地衔接预埋件与SMC的结合,起到过渡作用,预留部分预浸料可起到传力、分散力的作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中SMC模压成型复材零件立体示意图;
图2是本发明实施例中SMC模压成型复材零件俯视示意图;
图3是本发明实施例中预埋件1预浸料缠绕示意图示意图;
图4是本发明实施例中带单向缠绕纤维纱板件装模侧视示意图。
图中:
1-预埋件Ⅰ;2-预埋件Ⅱ;3-本体SMC;4-胶膜;5-CFRPⅠ;6-CFRPⅡ。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理,但不能用来限制本发明的范围,即本发明不限于所描述的实施例,在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和操作方式的任何修改、替换和改进。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参照图1至图4,本发明提供了SMC模压成型复材零件中预埋件的一体成型方法,下面结合附图和具体实施方式对某汽车中某个SMC模压成型复材零件成型做进一步详细的说明:
复材零件包括SMC片料、胶膜、单向带预浸料、预埋件等,SMC片料和预浸料一般要求在温度15-27℃、湿度≤80%的环境下进行铺放,其整个制备步骤如下:
1)SMC片料裁切:裁切SMC片料的外形较产品SMC填充区的外形轮廓整体缩小10-20mm、或者裁切SMC片料的外形表面积占产品表面积的50-80%,片料可多层叠加,总重量达到投放重量即可。
2)预浸料缠绕:在表面处理后的预埋件Ⅰ(1)/预埋件Ⅱ(2)表面铺贴一层胶膜(4),之后沿着同一个方向在预埋件表面缠绕单向带预浸料,首先,将预埋件表面的凹陷区填充饱满,与周边区域持平,该区域的预浸料可断开,但后续缠绕的预浸料要做搭接处理,搭接长度不低于50mm;其次,单向带预浸料继续缠绕在预埋件整个表面,缠绕层数不低于2层,本实施例的缠绕层数约3层,该区域的预浸料不允许断开,并将一侧的预浸料保留,延伸长度低于200mm(可依据实际产品尺寸进行调整)本实施例的延伸长度约200mm;最后,在上一工序中保留一侧的预浸料上表面继续铺贴预浸料,环至预埋件的另一侧,延伸长度约200mm,层数不低于2层,同样本实施例的层数约3层,形成预制体CFRPⅠ(5)/CFRPⅡ(6)。
3)模具准备:将模压模具组装至压机上,并使用脱模剂或脱模蜡将模具表面、活块表面等进行处理备用。
4)材料投放:模具升温至130-140℃,开模后在下模投放投放本体SMC和缠绕预浸料的预埋件,按照相应位置将预浸料缠绕后的预埋件Ⅰ(1)/预埋件Ⅱ(2)、本体SMC(3)等投放。
5)合模/固化:将模压模具的上、下模合模,设置压机压力(400-500T)进行加压,130-140℃保温时间30-40min(1-1.5min/mm),复材零件固化,实现本体SMC和缠绕预浸料的预埋件一体成型。
需要说明的是,若零件的本体SMC中预埋多个预埋件,可将不同预埋件表面缠绕的预留预浸料进行搭接处理,进而增强连接强度。
SMC片料的树脂体系可是环氧型、乙烯基型、不饱和聚酯型等。SMC片料的增强纤维是短切型,增强纤维可为玻璃纤维、碳纤维,短切纤维含量是45-60%,纤维长度是10-30mm。SMC片料的实际投放重量为理论重量的2-8%。
预埋件为金属件,金属件材质如铝、钢等,与SMC或预浸料接触侧的预埋件外形可做凹陷型设计。预埋件表面处理方式可是砂纸打磨、喷砂、干冰处理、等离子处理等。
单向带预浸料的纤维是连续型,增强纤维可为玻璃纤维、碳纤维,纤维面密度可为100-300g/m2,树脂体系是环氧型、酚醛型、双马型等,其中环氧型树脂体系较为普通型、且成本低。
胶膜的树脂体系与缠绕用预浸料的树脂体系一致,面密度为150-300g/m2。
胶膜、单向带预浸料的固化温度、时间与SMC片料的固化温度、时间相当。
以上所述仅为本申请的实施例而已,并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种SMC模压成型复材零件中预埋件的一体成型方法,其特征在于,包括以下步骤:
SMC片料裁切,裁切SMC片料的外形较本体SMC填充区的外形轮廓整体缩小10-20mm、或者裁切SMC片料的外形表面积占产品表面积的50-80%,制备本体SMC;
预浸料缠绕,在表面处理后的预埋件表面铺贴一层胶膜,之后沿着同一方向在所述胶膜外缠绕单向带预浸料,且在所述预埋件结合所述本体SMC的方位预留一定长度的单向带预浸料;
材料投放,将模压模具升温至120-150℃,开模后在模具的下模投放本体SMC和缠绕预浸料的预埋件,使预留的单向带预浸料延伸入本体SMC中;
合模/固化:将模压模具的上、下模合模,设置压机压力为100-700T进行加压,120-150℃保温,复材零件固化,实现本体SMC和缠绕预浸料的预埋件一体成型。
2.根据权利要求1所述的SMC模压成型复材零件中预埋件的一体成型方法,其特征在于,
所述SMC片料和所述单向带预浸料要求在温度15-27℃、湿度≤80%的环境下进行铺放。
3.根据权利要求1所述的SMC模压成型复材零件中预埋件的一体成型方法,其特征在于,所述预浸料缠绕的方法包括:
(1)利用单向带预浸料将预埋件表面的凹陷区填充饱满,与周边区域持平,缠绕的预浸料做搭接处理时,搭接长度不低于50mm;
(2)再利用单向带预浸料继续缠绕在预埋件整个表面,缠绕层数不低于2层,预埋件整个表面区域的预浸料不允许断开,并将一侧的预浸料保留,延伸长度不低于200mm;
(3)在上一工序中保留一侧的预浸料上表面继续铺贴预浸料,缠绕环至预埋件的另一侧,延伸长度不低于200mm。
4.根据权利要求1或3所述的SMC模压成型复材零件中预埋件的一体成型方法,其特征在于,若本体SMC中预埋多个预埋件,将不同预埋件表面缠绕的预留一定长度的单向带预浸料进行搭接处理,以增强连接强度。
5.根据权利要求1所述的SMC模压成型复材零件中预埋件的一体成型方法,其特征在于,所述SMC片料的树脂体系为环氧型、乙烯基型、不饱和聚酯型。
6.根据权利要求1所述的SMC模压成型复材零件中预埋件的一体成型方法,其特征在于,所述SMC片料的增强纤维是短切型,增强纤维为玻璃纤维、碳纤维,短切纤维含量是45-60%,纤维长度是10-30mm。
7.根据权利要求1所述的SMC模压成型复材零件中预埋件的一体成型方法,其特征在于,预埋件为金属件,与本体SMC或预浸料接触侧的预埋件外形做凹陷型设计,预埋件表面处理方式采用砂纸打磨、喷砂、干冰处理、等离子处理方式。
8.根据权利要求1所述的SMC模压成型复材零件中预埋件的一体成型方法,其特征在于,所述胶膜的树脂体系与缠绕用预浸料的树脂体系一致,面密度为150-300g/m2。
9.根据权利要求1所述的SMC模压成型复材零件中预埋件的一体成型方法,其特征在于,所述单向带预浸料的纤维是连续型,增强纤维为玻璃纤维、碳纤维,纤维面密度可为100-300g/m2,树脂体系是环氧型、酚醛型、双马型。
10.根据权利要求1所述的SMC模压成型复材零件中预埋件的一体成型方法,其特征在于,所述胶膜、单向带预浸料的固化温度、时间与SMC片料的固化温度、时间相当。
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