一種適用于碳纖維汽車零部件的快速成型高壓rtm工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于碳纖維汽車零部件的快速成型高壓RTM工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，人們對汽車的品質(zhì)要求越來越高。為了適應(yīng)時代的發(fā)展和消費(fèi)者的需求，世界各地的汽車生產(chǎn)商也在不斷地進(jìn)行創(chuàng)新，不僅提高汽車零部件的功效和品質(zhì)，而且對生產(chǎn)汽車零部件的一些工裝及生產(chǎn)線也進(jìn)行著各種改進(jìn)，以提高生產(chǎn)效率和降低節(jié)約成本。目前汽車車身結(jié)構(gòu)件和半結(jié)構(gòu)件還是金屬制品，為了汽車輕量化的實現(xiàn)，世界上發(fā)達(dá)國家使用新型的碳纖維材料來代替金屬車身結(jié)構(gòu)件和半結(jié)構(gòu)件，以達(dá)到實現(xiàn)汽車輕量化。
[0003]采用RTM工藝制作的碳纖維零件具有強(qiáng)度高，密度低，尺寸穩(wěn)定性高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，表面質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空航天，軍用領(lǐng)域。就比如我們采用Toray UT70-30單向碳布制作的RTM碳纖維零件的拉伸強(qiáng)度可達(dá)1700MPa，但其密度只有1.5g / cm3左右。即其單向拉伸強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到或超過高強(qiáng)度鋼的水平，密度卻只有鋼的I / 5。即RTM碳纖維零件產(chǎn)品在汽車車身上的應(yīng)用可大幅降低車身的重量，對提高燃油效率和減少汽車尾氣排放有重要意義。
[0004]現(xiàn)在的汽車碳纖維汽車零部件制造還停留在傳統(tǒng)的RTM工藝制造上，因為傳統(tǒng)RTM工藝自動化程度較低，成型周期較長，一般構(gòu)件的成型時間在30分鐘左右，大型產(chǎn)品的成型時間甚至超過2小時，這種成型周期可以滿足航空航天及其他批量化程度較低的行業(yè)需求，但很難滿足汽車行業(yè)大規(guī)模，批量化生產(chǎn)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的是，傳統(tǒng)RTM工藝自動化程度較低，成型周期較長，一般構(gòu)件的成型時間在30分鐘左右，大型產(chǎn)品的成型時間甚至超過2小時，這種成型周期可以滿足航空航天及其他批量化程度較低的行業(yè)需求，但很難滿足汽車行業(yè)大規(guī)模，批量化生產(chǎn)需求的問題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種適用于碳纖維汽車零部件的快速成型高壓RTM工藝，實現(xiàn)所述工藝的設(shè)備包括:模具、自動裁床、高壓澆注機(jī)、模架、模溫機(jī)、冷水機(jī)、真空泵和空壓機(jī)；首先在模具中涂好脫模劑待其干燥；將用自動裁床裁好的碳纖維布按照鋪層放入涂好脫模劑的模具型腔中，合攏模具，通過真空泵抽真空；同時將樹脂、內(nèi)脫模劑、固化劑通過高壓澆注機(jī)將三組分環(huán)氧樹脂混合均勻后通過高壓澆注機(jī)中的高壓泵形成高壓注入型腔；而后通過模架鎖緊模具，用空壓機(jī)對產(chǎn)品加壓；通過模溫機(jī)加熱使環(huán)氧樹脂固化成型；產(chǎn)品固化后開模取出產(chǎn)品，模具可以循環(huán)使用。
[0007]其中，冷水機(jī)主要用作冷卻模架和高壓澆注機(jī)中液壓系統(tǒng)中的液壓油，并同模溫機(jī)一道控制模具的溫度，保證產(chǎn)品的性能不隨環(huán)境條件的變化而改變。
[0008]本發(fā)明的有益效果是，高壓RTM技術(shù)繼承了傳統(tǒng)RTM工藝的所有優(yōu)點(diǎn)，并克服了傳統(tǒng)RTM工藝的自動化程度低，成型時間長的技術(shù)難點(diǎn)。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖
【具體實施方式】
[0010]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0011]參看圖1，本發(fā)明是一種適用于碳纖維汽車零部件的快速成型高壓RTM工藝，實現(xiàn)所述工藝的設(shè)備包括:1模具、2自動裁床、3高壓澆注機(jī)、4模架、5模溫機(jī)、6冷水機(jī)、7真空泵和8空壓機(jī)。首先在I模具中涂好14脫模劑待其17干燥為A ;將用2自動裁床裁好的9碳纖維布按照鋪層放入涂好14脫模劑的I模具型腔中為B，合攏I模具，通過7真空泵抽真空為C ;同時將10樹脂、11內(nèi)脫模劑、12固化劑通過3高壓澆注機(jī)將三組13環(huán)氧樹脂混合均勻后通過3高壓澆注機(jī)中的15高壓泵形成高壓注入I模具型腔為D ;而后通過4模架鎖緊I模具，通過5模溫機(jī)加熱使13環(huán)氧樹脂固化成型，6冷水機(jī)主要用作冷卻4模架和3高壓澆注機(jī)中液壓系統(tǒng)中的液壓油，并同5模溫機(jī)一道控制I模具的溫度，保證16產(chǎn)品的性能不隨環(huán)境條件的變化而改變?yōu)镋 ;同時所有過程中用8空壓機(jī)對16產(chǎn)品加壓為F ；18產(chǎn)品固化定型后打開I模具取出16產(chǎn)品，I模具可以循環(huán)使用。
[0012]為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0013]下面以試塊產(chǎn)品的高壓RTM工藝為例來進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0014]樹脂體系為3組分環(huán)氧樹脂。包括環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂固化劑及內(nèi)脫模劑，分別存儲在體積為25L，25L和5L的料罐中。料罐為恒溫存儲，其存儲溫度分別為80°C，30°C和室溫。
[0015]增強(qiáng)材料為碳纖維，其克重為300g / m2.
[0016]成型模具為金屬模具，模具溫度由模溫機(jī)控制在95±2°C。
[0017]其他輔料和工具包括:外脫模劑，脫模蠟，無塵碎布，脫模楔子和氣槍。
[0018]準(zhǔn)備過程中:
[0019]用高壓氣槍和抹布將模具表面的異物和灰塵等清理干凈。將脫模劑均勻的噴涂或涂抹在模具表面，待脫模劑干燥后用干凈抹布將多余的脫模劑擦干凈，保證模具表面的光亮度。
[0020]高壓澆注機(jī)的槍頭處于關(guān)閉狀態(tài)。樹脂體系中的3個組分分別個子在高壓澆注機(jī)的儲料罐，管路和槍頭中循環(huán)。
[0021]用碳纖維自動裁床將碳纖維安裝產(chǎn)品的尺寸和形狀裁切成475mm*265mm的碳布，并將4層整齊的疊在一起備用。
[0022]成型過程中:
[0023]將預(yù)型好的碳布按照點(diǎn)位放置在模具的型腔后合模；將模具微微抬起約1mm，打開真空泵抽lmin，將模具型腔中的空氣抽凈；再次合模，將3組分環(huán)氧樹脂體系按比例計量并在混合頭處混合均勻后高壓注入模具型腔。注射壓力分別為120bar / 120bar和130bar.樹脂澆注時間為14s，澆注總量為280g，其中環(huán)氧樹脂220.5g，環(huán)氧樹脂固化劑57.3g，內(nèi)脫模劑2.2g。同時模架對模具加壓并保壓300s，待環(huán)氧樹脂固化后脫模。
[0024]后處理過程中:
[0025]將固化好的半成品脫模經(jīng)過去毛邊，銑削和打磨等工序就可以得到成品。
[0026]本發(fā)明采用高壓混合和注射，其注射時間縮短至14s，使得可采用快速固化的環(huán)氧樹脂。樹脂的固化時間從原來的30min縮短至約6min，大大縮短了成型周期，提高了生產(chǎn)效率。
[0027]本發(fā)明采用了上述工藝流程，高壓RTM技術(shù)繼承了傳統(tǒng)RTM工藝的所有優(yōu)點(diǎn)，并克服了傳統(tǒng)RTM工藝的自動化程度低，成型時間長的技術(shù)難點(diǎn)。
【主權(quán)項】
1.一種適用于碳纖維汽車零部件的快速成型高壓RTM工藝，實現(xiàn)所述工藝的設(shè)備包括:模具、自動裁床、高壓澆注機(jī)、模架、模溫機(jī)、冷水機(jī)、真空泵和空壓機(jī)；其特征在于:首先在模具中涂好脫模劑待其干燥；將用自動裁床裁好的碳纖維布按照鋪層放入涂好脫模劑的模具型腔中，合攏模具，通過真空泵抽真空；同時將樹脂、內(nèi)脫模劑、固化劑通過高壓澆注機(jī)將三組分環(huán)氧樹脂混合均勻后通過高壓澆注機(jī)中的高壓泵形成高壓注入型腔；而后通過模架鎖緊模具，用空壓機(jī)對產(chǎn)品加壓；通過模溫機(jī)加熱使環(huán)氧樹脂固化成型；產(chǎn)品固化后開模取出產(chǎn)品，模具可以循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于碳纖維汽車零部件的快速成型高壓RTM工藝，其特征在于:所述的冷水機(jī)主要用作冷卻模架和高壓澆注機(jī)中液壓系統(tǒng)中的液壓油，并同模溫機(jī)一道控制模具的溫度，保證產(chǎn)品的性能不隨環(huán)境條件的變化而改變。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于碳纖維汽車零部件的快速成型高壓RTM工藝，實現(xiàn)所述工藝的設(shè)備包括：模具、自動裁床、高壓澆注機(jī)、模架、模溫機(jī)、冷水機(jī)、真空泵和空壓機(jī)；首先在模具中涂好脫模劑待其干燥；將用自動裁床裁好的碳纖維布按照鋪層放入涂好脫模劑的模具型腔中，合攏模具，通過真空泵抽真空；同時將樹脂、內(nèi)脫模劑、固化劑通過高壓澆注機(jī)將三組分環(huán)氧樹脂混合均勻后通過高壓澆注機(jī)中的高壓泵形成高壓注入型腔；而后通過模架鎖緊模具，用空壓機(jī)對產(chǎn)品加壓；通過模溫機(jī)加熱使環(huán)氧樹脂固化成型；產(chǎn)品固化后開模取出產(chǎn)品，模具可以循環(huán)使用。
【IPC分類】B29C70-36
【公開號】CN104552980
【申請?zhí)枴緾N201310525224
【發(fā)明人】周剛, 陳良, 朱正平
【申請人】寧波華翔汽車零部件研發(fā)有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月26日