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(duì)汽車的品質(zhì)要求越來越高。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(shí)現(xiàn)所述工藝的設(shè)備包括:模具、自動(dòng)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(dòng)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(shí)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(duì)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(dòng)化程度低，成型時(shí)間長(zhǎng)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(shí)施方式】
[0010]為了使本發(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(shí)現(xiàn)所述工藝的設(shè)備包括:1模具、2自動(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)所有過程中用8空壓機(jī)對(duì)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(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。
[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(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(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(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.樹脂澆注時(shí)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(shí)模架對(duì)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(shí)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(shí)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(dòng)化程度低，成型時(shí)間長(zhǎng)的技術(shù)難點(diǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(shí)現(xiàn)所述工藝的設(shè)備包括:模具、自動(dòng)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(dòng)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(shí)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(duì)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(shí)現(xiàn)所述工藝的設(shè)備包括：模具、自動(dòng)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(dòng)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(shí)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(duì)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(hào)】CN104552980
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310525224
【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
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月26日