一種碳纖維汽車零部件的rtm工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種碳纖維汽車零部件的RTM工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)汽車的品質(zhì)要求越來(lái)越高。為了適應(yīng)時(shí)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(duì)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(shí)現(xiàn)，世界上發(fā)達(dá)國(guó)家使用新型的碳纖維材料來(lái)代替金屬車身結(jié)構(gòu)件和半結(jié)構(gòu)件，以達(dá)到實(shí)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(guò)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(duì)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?yàn)閭鹘y(tǒng)RTM工藝自動(dòng)化程度較低，成型周期較長(zhǎng)，一般構(gòu)件的成型時(shí)間在30分鐘左右，大型產(chǎn)品的成型時(shí)間甚至超過(guò)2小時(shí)，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(dòng)化程度較低，成型周期較長(zhǎng)，一般構(gòu)件的成型時(shí)間在30分鐘左右，大型產(chǎn)品的成型時(shí)間甚至超過(guò)2小時(shí)，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(wèn)題。
[0006]本發(fā)明的所要解決的技術(shù)問(wèn)題可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0007]一種碳纖維汽車零部件的RTM工藝，包括現(xiàn)有高壓RTM工藝步驟，其特征在于: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(kāi)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(shù)脂體系按比例計(jì)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(shù)脂澆注時(shí)間為14s，澆注總量為280g，其中環(huán)氧樹(shù)脂220.5g，環(huán)氧樹(shù)脂固化劑57.3g，內(nèi)脫模劑2.2g ;同時(shí)模架對(duì)模具加壓并保壓300s，待環(huán)氧樹(shù)脂固化后脫模。
[0008]其中，所述的樹(shù)脂體系為3組分環(huán)氧樹(shù)脂；包括環(huán)氧樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂固化劑及內(nèi)脫模劑，分別存儲(chǔ)在體積為25L，25L和5L的料罐中，料罐為恒溫存儲(chǔ)，其存儲(chǔ)溫度分別為80°C，30°C 和室溫。
[0009]其中，所述的增強(qiáng)材料為碳纖維，其克重為300克/平方米。
[0010]其中，所述的成型模具為金屬模具，模具溫度由模溫機(jī)控制在95±2°C。
[0011]其中，所述的碳纖維是碳纖維自動(dòng)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。
[0012]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明采用高壓混合和注射，其注射時(shí)間縮短至14s，使得可采用快速固化的環(huán)氧樹(shù)脂。樹(shù)脂的固化時(shí)間從原來(lái)的30min縮短至約6min，大大縮短了成型周期，提高了生產(chǎn)效率。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為使本發(fā)明實(shí)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(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0014]樹(shù)脂體系為3組分環(huán)氧樹(shù)脂；包括環(huán)氧樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂固化劑及內(nèi)脫模劑，分別存儲(chǔ)在體積為25L，25L和5L的料罐中。料罐為恒溫存儲(chǔ)，其存儲(chǔ)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300克/平方米。
[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(wú)塵碎布，脫模楔子和氣槍。
[0018]準(zhǔn)備過(guò)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(shù)脂體系中的3個(gè)組分分別個(gè)子在高壓澆注機(jī)的儲(chǔ)料罐，管路和槍頭中循環(huán)。
[0021]用碳纖維自動(dòng)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(guò)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(kāi)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(shù)脂體系按比例計(jì)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(shù)脂澆注時(shí)間為14s，澆注總量為280g，其中環(huán)氧樹(shù)脂220.5g，環(huán)氧樹(shù)脂固化劑57.3g，內(nèi)脫模劑2.2g。同時(shí)模架對(duì)模具加壓并保壓300s，待環(huán)氧樹(shù)脂固化后脫模。
[0024]后處理過(guò)程中:
[0025]將固化好的半成品脫模經(jīng)過(guò)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(shí)間縮短至14s，使得可采用快速固化的環(huán)氧樹(shù)脂。樹(shù)脂的固化時(shí)間從原來(lái)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(dòng)化程度低，成型時(shí)間長(zhǎng)的技術(shù)難點(diǎn)。
[0028]且聚氨酯樹(shù)脂由于其韌性較好，制得產(chǎn)品的抗沖擊性能有所提高。
[0029]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳纖維汽車零部件的RTM工藝，包括現(xiàn)有高壓RTM工藝步驟，其特征在于: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(kāi)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(shù)脂體系按比例計(jì)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(shù)脂澆注時(shí)間為14s，澆注總量為280g，其中環(huán)氧樹(shù)脂220.5g，環(huán)氧樹(shù)脂固化劑57.3g，內(nèi)脫模劑2.2g ;同時(shí)模架對(duì)模具加壓并保壓300s，待環(huán)氧樹(shù)脂固化后脫模。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維汽車零部件的RTM工藝，其特征在于:所述的樹(shù)脂體系為3組分環(huán)氧樹(shù)脂；包括環(huán)氧樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂固化劑及內(nèi)脫模劑，分別存儲(chǔ)在體積為251,251和5L的料罐中，料罐為恒溫存儲(chǔ)，其存儲(chǔ)溫度分別為80°C，30°C和室溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維汽車零部件的RTM工藝，其特征在于:所述的增強(qiáng)材料為碳纖維，其克重為300克/平方米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維汽車零部件的RTM工藝，其特征在于:所述的成型模具為金屬模具，模具溫度由模溫機(jī)控制在95 ± 2 °C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維汽車零部件的RTM工藝，其特征在于:所述的碳纖維是碳纖維自動(dòng)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。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種碳纖維汽車零部件的RTM工藝，包括現(xiàn)有高壓RTM工藝步驟，其特征在于：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(kāi)真空泵抽1min，將模具型腔中的空氣抽凈；再次合模，將3組分環(huán)氧樹(shù)脂體系按比例計(jì)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(shù)脂澆注時(shí)間為14s，澆注總量為280g，其中環(huán)氧樹(shù)脂220.5g，環(huán)氧樹(shù)脂固化劑57.3g，內(nèi)脫模劑2.2g；同時(shí)模架對(duì)模具加壓并保壓300s，待環(huán)氧樹(shù)脂固化后脫模。
【IPC分類】B29C70-36
【公開(kāi)號(hào)】CN104708834
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310719483
【發(fā)明人】周剛, 陳良, 朱正平
【申請(qǐng)人】寧波華翔汽車零部件研發(fā)有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2013年12月17日