基于汽車前地板的碳纖維增強復合材料成型關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、碳纖維增強樹脂基復合材料以其高強度、比重小、出色的耐熱性、出色的抗熱沖擊性、低熱膨脹系數(shù)、熱熔小、優(yōu)秀的抗腐蝕與輻射性能，一直以來被譽為“材料的希望”。碳纖維復合材料在航空航天、橋梁、建筑、高速公路、風機葉片、體育器材、汽車零件中被應用。但是由于復合材料的制造成本高、工藝復雜，因此一直以來碳纖維復合材料并未得到非常廣泛的應用，尤其在民用復合材料大型制件方面更是應用非常少。因此，研究碳纖維復合材料汽車零部件的快速成型顯得尤為重要。

2、　　本課題研究了碳纖維復合材料汽車前地板成型的真空輔助成型工藝（VARI），對汽車地板成型過程中的材料性能、參數(shù)等進行了研究，并對VARI工藝進行了探索。確定了適用于前地板主板和梁 VARI成型工藝用雙酚 A型樹脂體系的固化工藝定為80℃/2h+110℃/2h+140℃/2h，對國產(chǎn)和進口 T300級平紋碳纖維進行力學性能研究，確定了適用于前地板主板和梁 VARI成型工藝用增強材料為進口T300級平紋碳纖維，并且通過測試樹脂粘度與溫度的

3、關(guān)系得到了最佳的樹脂注射溫度為50℃。
　　在VARI成型工藝當中選擇合適的樹脂入口與樹脂出口的位置也非常重要，本課題中采用數(shù)值計算模擬的方法來確定樹脂的最佳注射口位置。纖維材料的滲透率是數(shù)值模擬過程當中所用到的一個非常重要的參數(shù)，本文利用達西定律的推導公式，采用單向法測定了纖維增強物的滲透率為6.2E-11m2。最后利用PAM-RTM軟件模擬仿真了汽車前地板的VARI工藝充模過程，得出了較為合理的樹脂入口與抽氣口的位置，并且計算

4、得出充模時間為982s，與實際充模時間820s比較接近，與傳統(tǒng)的“試錯法”相比縮短了實驗周期。
　　完成VARI工藝制備汽車前地板主板與橫梁后對制得的最終產(chǎn)品進行了測試，采用金相顯微鏡測試了前地板主板的纖維體積含量為57.4％，并且在不同位置，纖維體積含量不同；在主板平板處，纖維體積含量為61%，在主板拐角處，纖維體積含量為53%。用結(jié)構(gòu)膠完成橫梁和地板的膠結(jié)，對膠接完成后的前地板稱重，發(fā)現(xiàn)梁用VARI工藝成型組裝的前地板重量為1