[發明專利]碳纖維汽車零部件的聚氨酯快速成型HP-RTM工藝

在審

• 申請號: 201310719482.1
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN104708833A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 周剛;陳良;朱正平
• 申請（專利權）人: 寧波華翔汽車零部件研發有限公司
• 主分類號: B29C70/36
• 分類號: B29C70/36
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及碳纖維汽車零部件的聚氨酯快速成型HP-RTM工藝。

背景技術

隨著汽車工業的發展，人們對汽車的品質要求越來越高。為了適應時代的發展和消費者的需求，世界各地的汽車生產商也在不斷地進行創新，不僅提高汽車零部件的功效和品質，而且對生產汽車零部件的一些工裝及生產線也進行著各種改進，以提高生產效率和降低節約成本。目前汽車車身結構件和半結構件還是金屬制品，為了汽車輕量化的實現，世界上發達國家使用新型的碳纖維材料來代替金屬車身結構件和半結構件，以達到實現汽車輕量化。

采用RTM工藝制作的碳纖維零件具有強度高，密度低，尺寸穩定性高，產品質量穩定，表面質量高等優點，已廣泛應用于航空航天，軍用領域。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度可達1700MPa，但其密度只有1.5g/cm3左右。即其單向拉伸強度已經達到或超過高強度鋼的水平，密度卻只有鋼的1/5。即RTM碳纖維零件產品在汽車車身上的應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。

現在的汽車碳纖維汽車零部件制造還停留在傳統的RTM工藝制造上，因為傳統RTM工藝自動化程度較低，成型周期較長，一般構件的成型時間在30分鐘左右，大型產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需求，但很難滿足汽車行業大規模，批量化生產的需求。

發明內容

本發明所要解決的是，傳統RTM工藝自動化程度較低，成型周期較長，一般構件的成型時間在30分鐘左右，大型產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需求，但很難滿足汽車行業大規模，批量化生產的需求的問題。

本發明的所要解決的技術問題可以通過以下技術方案來實現：

碳纖維汽車零部件的聚氨酯快速成型HP-RTM工藝，包括現有高壓RTM工藝步驟，其特征在于：將預型好的碳布按照點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1min，將模具型腔中的空氣抽凈；再次合模時，將3組分環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；注射壓力均為180bar左右.樹脂澆注時間為9.3s，澆注總量為280g，其中Part?A120.7g，Part?B159.3g；同時模架對模具加壓并保壓120s，待聚氨酯樹脂固化后脫模。

其中，所述的樹脂體系為2組分聚氨酯樹脂；包括Part?A和Part?B，分別存儲在體積為25L的料罐中；料罐為恒溫存儲，其存儲溫度分別為80℃和30℃。

其中，所述的增強材料為碳纖維，其克重為300克/平方米。

其中，所述的成型模具為金屬模具，模具溫度由模溫機控制在120±2℃。

其中，所述的碳纖維自動裁床將碳纖維安裝產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。

本發明的有益效果是，本發明采用高壓混合和注射，其注射時間縮短至9.3s，使得可采用快速固化的聚氨酯樹脂；樹脂的固化時間從原來的30min縮短至約2min，大大縮短了成型周期，提高了生產效率。

具體實施方式

為使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。

下面以XX產品的高壓RTM工藝為例來進一步說明本發明。

樹脂體系為2組分聚氨酯樹脂；包括Part?A和Part?B，分別存儲在體積為25L的料罐中；料罐為恒溫存儲，其存儲溫度分別為80℃和30℃。

增強材料為碳纖維，其克重為300克/平方米。

成型模具為金屬模具，模具溫度由模溫機控制在120±2℃。

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。

準備過程中：

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。

高壓澆注機的槍頭處于關閉狀態。樹脂體系中的2個組分分別各自在聚氨酯高壓澆注機的儲料罐，管路和槍頭中循環。

用碳纖維自動裁床將碳纖維安裝產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。

成型過程中：