一種碳纖維復(fù)合材料行李架的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種碳纖維復(fù)合材料行李架的制備方法，包括如下步驟：通過(guò)有限元分析，確定碳纖維復(fù)合材料板材的鋪層結(jié)構(gòu)；按照產(chǎn)品的形狀及尺寸制作泡沫材質(zhì)的芯材內(nèi)模；根據(jù)上述確定的鋪層結(jié)構(gòu)，將相應(yīng)的熱塑性碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸料在芯材內(nèi)模上纏繞包覆；將上述預(yù)成型體放在模具內(nèi)加熱模壓成型；脫模，將產(chǎn)品內(nèi)部的泡沫芯材去掉，即得到碳纖維復(fù)合材料行李架。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)對(duì)熱塑性碳纖維復(fù)合材料車(chē)頂行李架從設(shè)計(jì)到優(yōu)化及制備，充分利用碳纖維材料的高強(qiáng)度高模量，提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，還能減輕重量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種碳纖維復(fù)合材料行李架的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及碳纖維復(fù)合材料制造行李架的方法，屬于復(fù)合材料和汽車(chē)零部件領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車(chē)輕量化已成為世界汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。汽車(chē)輕量化就是在保證汽車(chē)的強(qiáng)度和安全性能前提下，盡可能的降低汽車(chē)的整備質(zhì)量，從而提高汽車(chē)的動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性，減少燃料消耗，降低尾氣污染。研究成果表明對(duì)于1000 Kg自重的轎車(chē)，車(chē)輛質(zhì)量減輕10%，則可降低燃油消耗6?8%左右，減少排放4%，具有重大的節(jié)能和環(huán)保意義；同時(shí)可以提高燃油利用率、駕駛操縱性和舒適性。碳纖維復(fù)合材料是實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化的一種選擇。隨著碳纖維成本的下降以及加工工藝的提升，碳纖維復(fù)合材料在汽車(chē)的應(yīng)用也已從賽車(chē)及豪華車(chē)逐漸轉(zhuǎn)向了量產(chǎn)車(chē)型上。
[0003]隨著生活水平的提高，現(xiàn)在很多的RV車(chē)、休閑車(chē)為年輕的駕車(chē)休閑族所喜愛(ài)，而駕車(chē)出外休閑旅游或運(yùn)動(dòng)往往都帶有比較多的隨車(chē)行李，而汽車(chē)的本身內(nèi)部空間狹小而無(wú)法容納過(guò)多的隨行物件，這樣在車(chē)頂上安裝行李架有利于解決這個(gè)缺點(diǎn)，位于汽車(chē)車(chē)頂?shù)男欣罴懿粌H可以用來(lái)放置休閑運(yùn)動(dòng)用品，還可以裝載貨物等。行李架由于具有承載和固定隨車(chē)行李的作用，故需要高強(qiáng)度和高模量的要求。而碳纖維復(fù)合材料具備高強(qiáng)高模量的特點(diǎn)，且其結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)可設(shè)計(jì)性，正好可以解決這一技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種碳纖維復(fù)合材料汽車(chē)車(chē)頂行李架的制備方法，在獲得高強(qiáng)度高剛度的前提下，實(shí)現(xiàn)減重。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
1、一種碳纖維復(fù)合材料行李架的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:
1)通過(guò)有限元分析，確定碳纖維復(fù)合材料板材的鋪層結(jié)構(gòu)；
2)按照產(chǎn)品的形狀及尺寸制作泡沫材質(zhì)的芯材內(nèi)模；
3)根據(jù)步驟I)確定的鋪層結(jié)構(gòu)，將相應(yīng)的熱塑性碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸料在芯材內(nèi)模上纏繞包覆；
4)將上述預(yù)成型體放在模具內(nèi)加熱模壓成型；
5)脫模，將產(chǎn)品內(nèi)部的泡沫芯材去掉，即得到碳纖維復(fù)合材料行李架。
[0006]所述熱塑性碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸料為熱塑性樹(shù)脂和碳纖維織物通過(guò)熔融浸潰法制成。
[0007]所述熱塑性樹(shù)脂為熱變形溫度超過(guò)190°C的樹(shù)脂。
[0008]所述熱塑性樹(shù)脂為聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚酰亞胺(PI)、聚醚酰亞胺(PEI)和聚醚砜(PES)中的一種。
[0009]所述碳纖維織物為平紋織物、斜紋織物、緞紋織物、單向織物、多軸向經(jīng)編織物中的一種或多種。
[0010]所述步驟3)中還包括在纏繞和包裹的過(guò)程中，對(duì)底部進(jìn)行多層加固。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)對(duì)熱塑性碳纖維復(fù)合材料車(chē)頂行李架從設(shè)計(jì)到優(yōu)化及制備，充分利用碳纖維材料的高強(qiáng)度高模量，提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，還能減輕重量。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明方法制備出來(lái)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合實(shí)施例來(lái)說(shuō)明。
[0014]制備一種碳纖維復(fù)合材料，包括以下步驟:
1.針對(duì)行李架的技術(shù)要求和性能指標(biāo)，并結(jié)合所采用的熱塑性碳纖維復(fù)合材料的性能指標(biāo)，在有限元軟件中通過(guò)調(diào)整碳纖維復(fù)合材料板材的鋪層層數(shù)、方向及順序等，得到滿足性能要求的鋪層設(shè)計(jì)方案；
2.按照產(chǎn)品內(nèi)表面的形狀及尺寸制作出一套泡沫材質(zhì)的芯材內(nèi)模，目的是成型行李架的空心槽；
3.將按照上述的鋪層設(shè)計(jì)方案的熱塑性碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸帶材在泡沫芯材內(nèi)模上進(jìn)行纏繞和包覆，并在適當(dāng)?shù)牟课蝗绲撞窟M(jìn)行多層加固，以保證其力學(xué)性能；
4.將以上的預(yù)成型體加入成型模具中，合模加熱進(jìn)行熱壓成型，保溫保壓；
5.模具溫度降到室溫左右時(shí)，進(jìn)行脫模，將產(chǎn)品內(nèi)部的泡沫芯層去掉，即得到制備的碳纖維復(fù)合材料行李架。
[0015]具體的步驟為:
1)熱塑性樹(shù)脂采用PPS樹(shù)脂；所述的PPS樹(shù)脂為連續(xù)纖維狀；碳纖維織物采用單向織物，通過(guò)CAE鋪層設(shè)計(jì)，形成滿足性能要求的鋪層方案；
通過(guò)熔融浸潰法將PPS樹(shù)脂與碳纖維織物制備成熱塑性碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸帶材；所述的PPS/碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸帶材中，PPS與碳纖維織物的體積比范圍為0.8:1-1.2:1 ；所述的PPS/碳纖維復(fù)合材料帶材的成型溫度范圍為315°C -3250C，優(yōu)選加工溫度為320°C ；所述的熱壓成型模具中模具型芯采用的是H13模具鋼；
2)泡沫芯材內(nèi)模:按照產(chǎn)品內(nèi)表面的形狀及尺寸制作出一套泡沫材質(zhì)的芯材內(nèi)模，目的是成型行李架的空心槽；
3)預(yù)成型體:將按照上述的鋪層設(shè)計(jì)方案的熱塑性碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸帶材(約0.3mm厚)在泡沫芯材內(nèi)模上進(jìn)行纏繞和包覆(8-13層)，每層都緊貼內(nèi)模，并在適當(dāng)?shù)牟课蝗绲撞窟M(jìn)行多層(10層以上)加固，以保證其力學(xué)性能；
4)模具前處理:用酒精對(duì)上下模具的表面進(jìn)行了清理；用半永久性脫模劑807對(duì)模具表面均勻涂抹5遍，每次涂抹間隔半小時(shí)以上，便于脫模；
5)成型:將以上的預(yù)成型體加入成型模具中，合模在320°C的條件下加熱5-10min，進(jìn)行熱壓成型，保溫保壓10 min ；
6)脫模:模具溫度降到室溫左右時(shí)，進(jìn)行脫模，將產(chǎn)品內(nèi)部的泡沫芯材去掉，即得到制備的碳纖維復(fù)合材料行李架。[0016]以上實(shí)施例顯示和描述了本發(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，而不是以任何方式限制本發(fā)明的范圍，在不脫離本發(fā)明范圍的前提下，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)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種碳纖維復(fù)合材料行李架的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)通過(guò)有限元分析，確定碳纖維復(fù)合材料板材的鋪層結(jié)構(gòu)； 2)按照產(chǎn)品的形狀及尺寸制作泡沫材質(zhì)的芯材內(nèi)模； 3)根據(jù)步驟I)確定的鋪層結(jié)構(gòu)，將相應(yīng)的熱塑性碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸料在芯材內(nèi)模上纏繞包覆； 4)將上述預(yù)成型體放在模具內(nèi)加熱模壓成型； 5)脫模，將產(chǎn)品內(nèi)部的泡沫芯材去掉，即得到碳纖維復(fù)合材料行李架。
2.如權(quán)利要求1所述的一種碳纖維復(fù)合材料行李架的制備方法，其特征在于，所述熱塑性碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸料為熱塑性樹(shù)脂和碳纖維織物通過(guò)熔融浸潰法制成。
3.如權(quán)利要求2所述的一種碳纖維復(fù)合材料行李架的制備方法，其特征在于，所述熱塑性樹(shù)脂為熱變形溫度超過(guò)190°C的樹(shù)脂。
4.如權(quán)利要求3所述的一種碳纖維復(fù)合材料行李架的制備方法，其特征在于，所述熱塑性樹(shù)脂為聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚酰亞胺(PI)、聚醚酰亞胺(PEI)和聚醚砜(PES)中的一種。
5.如權(quán)利要求2所述的一種碳纖維復(fù)合材料行李架的制備方法，其特征在于，所述碳纖維織物為平紋織物、斜紋織物、緞紋織物、單向織物、多軸向經(jīng)編織物中的一種或多種。
6.如權(quán)利要求1所述的一種碳纖維復(fù)合材料行李架的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中還包括在纏繞和包裹的過(guò)程中，對(duì)底部進(jìn)行多層加固。
【文檔編號(hào)】B32B37/10GK103895314SQ201410118478
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】方舟, 張道理 申請(qǐng)人:奇瑞汽車(chē)股份有限公司