一種碳纖維汽車緩沖梁及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合材料制備汽車零部件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種碳纖維汽車緩沖梁及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，制造轎車保險(xiǎn)杠橫梁的材料一般為金屬材料(如高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金等)，大多數(shù)保險(xiǎn)杠用的是防撞鋼梁。而目前隨著輕量化的發(fā)展趨勢(shì)，輕金屬和非金屬材料也開始應(yīng)用在汽車保險(xiǎn)杠上，如GMT材料保險(xiǎn)杠已在韓國(guó)現(xiàn)代、福特公司批量裝配并且有很好的效果。近年來(lái)，碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)被人們看好，如碰撞吸能性好。碳纖維復(fù)合材料是汽車金屬材料最理想的替代材料，在碰撞中對(duì)能量的吸收率是鋁和鋼的4?5倍，減輕車身質(zhì)量的同時(shí)還能保證不損失強(qiáng)度或剛度，保持防撞性能，極大地降低了輕量化帶來(lái)的汽車安全系數(shù)降低的風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一在于針對(duì)現(xiàn)有金屬材料制成的汽車緩沖梁所存在的問題而提供一種輕量化、高強(qiáng)度的碳纖維汽車緩沖梁。
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二在于提供上述碳纖維汽車緩沖梁制造方法。
[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題可以通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]一種碳纖維汽車緩沖梁，其特征在于，包括泡沫夾心和預(yù)埋件，在所述泡沫夾心和預(yù)埋件上包覆有碳纖維布增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料。
[0007]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述碳纖維汽車緩沖梁為碳纖維汽車保險(xiǎn)桿，所述碳纖維汽車保險(xiǎn)桿包括第一抵抗變形區(qū)域、第二抵抗變形區(qū)域、第一低速碰撞吸能區(qū)域、第二低速碰撞吸能區(qū)域、第一背板安裝區(qū)域、第二背板安裝區(qū)域，其中第二抵抗變形區(qū)域位于所述第一抵抗變形區(qū)域的背面，第一低速碰撞吸能區(qū)域和第二低速碰撞吸能區(qū)域位于所述第一抵抗變形區(qū)域的兩端，第一背板安裝區(qū)域和第二背板安裝區(qū)域位于所述第二抵抗變形區(qū)域的兩端并分別位于所述第一低速碰撞吸能區(qū)域和第二低速碰撞吸能區(qū)域的背面；其中第一抵抗變形區(qū)域的碳纖維布增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料厚度為2.5mm，第二抵抗變形區(qū)域的碳纖維布增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料厚度為3.0mm，保證碳纖維汽車緩沖梁系統(tǒng)碰撞中不發(fā)生整體失效；第一低速碰撞吸能區(qū)域、第二低速碰撞吸能區(qū)域的碳纖維布增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料厚度為3.5mm，增強(qiáng)碳纖維汽車緩沖梁系統(tǒng)抵抗壓縮載荷的能力；第一背板安裝區(qū)域、第二背板安裝區(qū)域的碳纖維布增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料厚度為為6.0mm，保證碳纖維汽車緩沖梁系統(tǒng)的強(qiáng)度性能。
[0008]上述碳纖維汽車緩沖梁的制造方法，具體包括如下步驟:
[0009]I)模具清理；
[0010]清理模具的上模和下模的型腔表面，并在模具的上模和下模的型腔表面涂脫模劑；
[0011]2)鋪設(shè)第一碳纖維布層
[0012]在下模的型腔表面上鋪設(shè)碳纖維布，形成第一碳纖維布層；
[0013]3)泡沫夾芯、預(yù)埋件放置
[0014]在第一碳纖維布層上放置泡沫夾芯和預(yù)埋件；
[0015]4)鋪設(shè)第二碳纖維布層
[0016]在泡沫夾芯和預(yù)埋件上鋪設(shè)碳纖維布形成第二碳纖維布層，第二碳纖維布層與第一碳纖維布層一起將所述泡沫夾芯和預(yù)埋件包裹??；
[0017]5)合模
[0018]將上模合在下模上；
[0019]6)導(dǎo)入樹脂
[0020]將含固化劑的樹脂導(dǎo)入所述上模和下模內(nèi)，含固化劑的樹脂的導(dǎo)入質(zhì)量與碳纖維布的質(zhì)量之比為I?1.5: I?1.2 ;
[0021]7)固化及脫模
[0022]將模具送入固化罐內(nèi)進(jìn)行固化，固化溫度為50?60°C，固化時(shí)間為1.5?2.5h，固化完成后，取出模具冷卻至常溫，打開上模，將所成型的碳纖維汽車緩沖梁坯件從下模內(nèi)取出；
[0023]8)修邊、開孔
[0024]依據(jù)圖紙?jiān)O(shè)定的尺寸及開孔位置，對(duì)碳纖維汽車緩沖梁坯件從下模內(nèi)取出進(jìn)行修改并開孔，最后制得碳纖維汽車緩沖梁。
[0025]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，步驟2)和步驟4)中的碳纖維布選自T300 3K平紋布，其拉伸強(qiáng)度3.5GPa，拉伸模量230GPa。
[0026]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，步驟3)中的泡沫夾芯采用EPP30泡沫制成。其具有質(zhì)輕，比強(qiáng)度高，高回彈性，耐沖擊，耐腐蝕，不易破損，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于汽車保險(xiǎn)杠。
[0027]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，步驟5)中的樹脂采用Hunsman環(huán)氧樹脂，固化劑采用與之配套的固化劑。所述Hunsman環(huán)氧樹脂Tg可調(diào)范圍大，耐腐蝕性、耐老化性優(yōu)異，適于真空灌注，模壓，拉擠成型工藝。
[0028]由于采用了如上的技術(shù)方案，本發(fā)明的碳纖維汽車緩沖梁與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0029]I)輕量化:原結(jié)構(gòu)鋁合金梁為2.66kg,現(xiàn)有結(jié)構(gòu)2.077kg,減重21.92%。
[0030]2)滿足拖鉤與車身連接處強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn):SMTC 4500010拖鉤與車身連接處強(qiáng)度分析標(biāo)準(zhǔn)。
[0031]3)按照GB17345-1988標(biāo)準(zhǔn)汽車前/后端保護(hù)裝置、RCAR低速碰撞測(cè)試，排氣結(jié)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)均沒有損壞，測(cè)試結(jié)果滿足要求。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明的碳纖維汽車保險(xiǎn)桿結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]參見圖1，圖中給出的碳纖維汽車保險(xiǎn)桿包括泡沫夾心和預(yù)埋件，在所述泡沫夾心和預(yù)埋件上包覆有碳纖維布增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料。
[0034]該碳纖維汽車保險(xiǎn)桿包括第一抵抗變形區(qū)域100、第二抵抗變形區(qū)域200、第一低速碰撞吸能區(qū)域300、第二低速碰撞吸能區(qū)域400、第一背板安裝區(qū)域500、第二背板安裝區(qū)域600，其中第二抵抗變形區(qū)域200位于第一抵抗變形區(qū)域100的背面，第一低速碰撞吸能區(qū)域300和第二低速碰撞吸能區(qū)域400位于第一抵抗變形區(qū)域100的兩端，第一背板安裝區(qū)域500和第二背板安裝區(qū)域600位于第二抵抗變形區(qū)域200的兩端并分別位于第一低速碰撞吸能區(qū)域300和第二低速碰撞吸能區(qū)域400的背面；其中第一抵抗變形區(qū)域的碳纖維布增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料厚度為2.5mm，第二抵抗變形區(qū)域的碳纖維布增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料厚度為3.0_，保證碳纖維汽車緩沖梁系統(tǒng)碰撞中