基于汽車(chē)前地板的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料成型關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料以其高強(qiáng)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(lái)被譽(yù)為“材料的希望”。碳纖維復(fù)合材料在航空航天、橋梁、建筑、高速公路、風(fēng)機(jī)葉片、體育器材、汽車(chē)零件中被應(yīng)用。但是由于復(fù)合材料的制造成本高、工藝復(fù)雜，因此一直以來(lái)碳纖維復(fù)合材料并未得到非常廣泛的應(yīng)用，尤其在民用復(fù)合材料大型制件方面更是應(yīng)用非常少。因此，研究碳纖維復(fù)合材料汽車(chē)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(fù)合材料汽車(chē)前地板成型的真空輔助成型工藝（VARI），對(duì)汽車(chē)地板成型過(guò)程中的材料性能、參數(shù)等進(jìn)行了研究，并對(duì)VARI工藝進(jìn)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(shù)脂體系的固化工藝定為80℃/2h+110℃/2h+140℃/2h，對(duì)國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口 T300級(jí)平紋碳纖維進(jìn)行力學(xué)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(qiáng)材料為進(jìn)口T300級(jí)平紋碳纖維，并且通過(guò)測(cè)試樹(shù)脂粘度與溫度的

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

4、得出充模時(shí)間為982s，與實(shí)際充模時(shí)間820s比較接近，與傳統(tǒng)的“試錯(cuò)法”相比縮短了實(shí)驗(yàn)周期。
　　完成VARI工藝制備汽車(chē)前地板主板與橫梁后對(duì)制得的最終產(chǎn)品進(jìn)行了測(cè)試，采用金相顯微鏡測(cè)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(duì)膠接完成后的前地板稱(chēng)重，發(fā)現(xiàn)梁用VARI工藝成型組裝的前地板重量為1