[发明专利]制造复合材料车辆零部件的方法和车辆零部件及车辆

说明书

本公开涉及一种制造复合材料车辆零部件的方法和车辆零部件及车辆，该方法包括以下步骤：a、提供用于树脂传递模塑成型的上模具和下模具；b、将纤维预制体至于所述下模具上，并使所述下模具与上模具合模形成第一状态，由注胶口通过多个所述树脂流道向注塑空间内注塑树脂；c、当达到所需的树脂注塑量后停止注塑，并使所述下模具与上模具互相接近以挤压所述注塑空间并使其消失从而形成第二状态，得到被树脂浸润的纤维预制体；d、将步骤c中得到的所述被树脂浸润的纤维预制体进行固化成型，得到复合材料车辆零部件。采用本公开的方法能够制造出尺寸大、结构复杂、成本低的车辆零部件。

技术领域

本公开涉及复合材料加工技术领域，具体地，涉及一种制造复合材料车辆零部件的方法和车辆零部件及车辆。

背景技术

随着能源危机和环境危机的日益突出，汽车轻量化已经成为了汽车工业发展的必然选择。纤维增强复合材料具有比强度比模量高、耐高温、抗疲劳性好、可设计性强等优点，已经广泛应用于航天航空领域。然而由于落后的成型工艺和不成熟的结构设计技术使纤维增强复合材料在汽车工业中尚未获得大规模的应用。已有的纤维增强复合材料成型方法主要有手糊成型、缠绕成型、拉挤成型、模压成型、袋压成型、注射成型和树脂传递塑模成型(RTM)等。

现有技术中，制造大尺寸复杂结构的复合材料汽车零部件时，为保证树脂的浸润和填充，往往需要大幅提高注胶压力，即采用所谓的高压树脂传递模塑成型(HP-RTM)工艺。该工艺通过大幅提高注胶压力(通常需要80-200bar)，以提高高粘度树脂的浸润效率，实现复合材料零部件的制造。

HP-RTM虽然一定程度上解决了树脂的浸润问题，满足了零部件生产节拍的需求(1-5min/件)，但也带来了新的问题：首先，在传统RTM设备基础上增加高压设施，需要的设备投入及维护成本均大幅提升；其次，注胶压力提升，会对预成型件中的纤维排布造成影响，冲乱纤维的局部构型，影响制品性能；第三，过高的注胶压力需要相应地提升模具的耐压性能，因此只能使用金属模具进行试制，造成试制成本提升，不利于新零部件的开发和推广应用；此外，过高的注胶压力，容易使中空或夹层结构的预成型体发生结构变形，影响制品的性能。

发明内容

本公开的目的是提供一种制造大尺寸复杂结构的复合材料车辆零部件的方法和车辆零部件及车辆。

为了实现上述目的，本公开第一方面：提供一种制造复合材料车辆零部件的方法，该方法包括以下步骤：

a、提供用于树脂传递模塑成型的上模具和下模具，所述上模具具有注胶口和与所述注胶口连通的多个树脂流道，所述下模具可与上模具合模形成第一状态和第二状态，其中，

所述第一状态下，所述下模具与上模具合模形成具有注塑空间和纤维预制体容纳空间的第一合模腔；

所述第二状态下，所述下模具与上模具合模形成具有纤维预制体容纳空间的第二合模腔；

b、将纤维预制体至于所述下模具上，并使所述下模具与上模具合模形成所述第一状态，由所述注胶口通过多个所述树脂流道向所述注塑空间内注塑树脂；其中，所述纤维预制体是由连续纤维或纤维织物覆盖中空芯材得到的；

c、当达到所需的树脂注塑量后停止注塑，并使所述下模具与上模具互相接近以挤压所述注塑空间并使其消失从而形成所述第二状态，得到被树脂浸润的纤维预制体；

d、将步骤c中得到的所述被树脂浸润的纤维预制体进行固化成型，得到复合材料车辆零部件。

可选地，所述多个树脂流道均匀地分布在所述上模具中，所述树脂流道形成为管状或面状。

可选地，所述注塑空间的体积为以体积计的所述树脂注塑量的1.1-10倍。

可选地，所述连续纤维包括碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维和玻璃纤维中的至少一种。