CN105881929A - 一种连续纤维织物和lft复合壁板结构的制造方法 - Google Patents

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仝建峰
梁子青
马俊祥
李玉平
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Abstract

本发明属于复合材料设计及其制造技术，涉及一种连续纤维织物和LFT复合壁板结构的制造方法。本发明综合复合材料成型技术特点，提出一种用连续纤维织物/LFT复合壁板结构的设计和制造方法，满足汽车产业及工业领域产品的快节奏生产，提高产品强度及刚度，实现产品有效减重。本发明把LFT技术与连续纤维增强复合材料成型技术有效结合起来，发挥LFT成型工艺高效、低成本、设计灵活的优势，同时提高产品的强度及刚度，大大减轻结构重量，形成复合壁板结构设计和成型技术创新，为实现新能源汽车零部件轻量化、批量化提供了新的技术途径。

Description

一种连续纤维织物和LFT复合壁板结构的制造方法
技术领域
本发明属于复合材料设计及其制造技术，涉及一种连续纤维织物和LFT复合壁板结构的制造方法。
背景技术
汽车轻量化是新能源汽车发展与推广使用的迫切要求，采用树脂基复合材料代替传统的金属材料能够有效的实现减重。
由于复合材料具有比强度和比刚度高以及可设计性强等特点，已经在航空航天领域成熟应用，但是传统的连续纤维增强复合材料成型工艺与汽车零部件的制造相比，存在着明显效率低下的问题。
长纤维增强热塑性复合材料(LFT)技术目前已经在汽车产业逐步得到了应用，其特点是效率高、低成本、设计灵活，但是由于LFT材料的强度和刚度较低，大大限制了LFT成型产品的应用。
发明内容
本发明的目的是：针对上述问题，提出一种连续纤维织物和LFT复合壁板结构的制造方法。本发明的技术方案是：连续纤维织物和LFT复合壁板结构为连续纤维织物、长纤维和热塑性树脂的复合结构，其制造方法是，
(1)按产品的结构设计制造模具；
(2)采用自动下料机或样板进行连续纤维织物下料；
(3)模具预热，保持模具温度50℃-150℃；
(4)在模具型腔内铺放连续纤维织物作为蒙皮，蒙皮铺放层数为1层-3层；
(5)成型工艺为如下之一，1)模压工艺成型，在蒙皮上喂入LFT混合料，LFT混合料的纤维重量含量为20％-50％，启动压机合模，进行模压成型，压力为1Mpa—30Mpa；2)注塑工艺成型，启动压机合模，注入LFT混合料，LFT混合料的纤维重量含量为20％-50％，压力为1Mpa—30Mpa，进行注射成型；
(6)成型完成后20s-300s拆模，进行飞边处理。
所述的连续纤维织物可选用玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、天然植物纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种复合，材料状态是单向纱线形式或者织物形式，铺层结构是单层或者多层。
长纤维可选用玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、天然植物纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种复合，纤维长度2mm-50mm，纤维可进行偶联剂表面预处理。
热塑性树脂可选用PP、PA、PPA、PBT、PET、PPS、SAN、ABS、PU中的一种或几种复合，包括其改性树脂。
本发明具有的优点和有益效果：
本发明综合复合材料成型技术特点，提出一种用连续纤维织物和LFT复合壁板结构的设计和制造方法，满足汽车产业及工业领域产品的快节奏生产，提高产品强度及刚度，实现产品有效减重。
本发明把LFT技术与连续纤维增强复合材料成型技术有效结合起来，发挥LFT成型工艺高效、低成本、设计灵活的优势，同时提高产品的强度及刚度，大大减轻结构重量，形成复合壁板结构设计和成型技术创新，为实现新能源汽车零部件轻量化、批量化提供了新的技术途径。
本发明采用热塑性树脂基体，绿色环保，可循环利用；采用连续纤维织物和LFT复合壁板结构可设计性强、抗冲击和耐疲劳性优异，相比传统金属材料能够达到超过30％的减重效果；本发明所采用的原材料来源广泛，价格便宜，成型效率高，适于工业化批量生产。
具体实施方式
本发明的连续纤维织物/LFT复合壁板结构的设计和制造步骤如下：
(1)完成产品结构及铺层设计；
(2)完成模具结构设计及制造；
(3)采用自动下料机或样板进行连续纤维织物下料；
(4)模具预热，保持模具温度50℃-150℃；
(5)在模具型腔内铺放连续纤维织物蒙皮，蒙皮铺放层数为1层-3层；
(6)采用模压工艺成型，在蒙皮上喂入LFT混合料，LFT混合料的纤维重量含量为20％-50％，启动压机合模，进行模压成型；或者采用注塑工艺成型，启动压机合模，注入LFT混合料，LFT混合料的纤维重量含量为20％-50％，进行注射成型；
(7)20s-300s后，拆模，进行飞边处理。
为了使本发明更容易被清楚理解，以下结合实施例对本发明的技术方案作以详细说明。
实施例1
采用注塑工艺制造新能源汽车用连续纤维织物/LFT复合壁板结构，包括如下步骤：第一步，完成复合壁板结构的设计及优化；第二步，完成模具的设计及制造；第三步，选用玻璃纤维织物作为蒙皮材料，按样板完成下料，选用30％玻纤/PP的LFT混合料作为基体材料；第四步，模具预热，控制模具温度在50℃-80℃，铺放2层玻璃纤维织物蒙皮；第五步，闭合模具；第六步，通过螺杆挤出机，设定温度180℃-260℃，注入1000g-5000gLFT混合料；第七步，30s-180s后，拆模，进行飞边处理。
实施例2
采用模压工艺制造连续纤维织物/LFT复合壁板结构，包括如下步骤：第一步，完成复合壁板结构的设计及优化；第二步，完成模具的设计及制造；第三步，选用碳纤维织物作为蒙皮材料，按样板完成下料，选用40％碳纤/PA的LFT混合料作为基体材料；第四步，模具预热，控制模具温度在50℃-100℃，铺放1层碳纤维织物蒙皮；第五步，通过螺杆挤出机，设定温度200℃-280℃，喂入1000g-5000gLFT混合料；第六步，启动压机，闭合模具；第七步，30s-180s后，拆模，进行飞边处理。

Claims (4)

1.一种连续纤维织物和LFT复合壁板结构的制造方法，其特征在于，连续纤维织物和LFT复合壁板结构为连续纤维织物、长纤维和热塑性树脂的复合结构，其制造方法是，
(1)按产品的结构设计制造模具；
(2)采用自动下料机或样板进行连续纤维织物下料；
(3)模具预热，保持模具温度50℃-150℃；
(4)在模具型腔内铺放连续纤维织物作为蒙皮，蒙皮铺放层数为1层-3层；
(5)成型工艺为如下之一，1)模压工艺成型，在蒙皮上喂入LFT混合料，LFT混合料的纤维重量含量为20％-50％，启动压机合模，进行模压成型，压力为1Mpa—30Mpa；2)注塑工艺成型，启动压机合模，注入LFT混合料，LFT混合料的纤维重量含量为20％-50％，压力为1Mpa—30Mpa,进行注射成型；
(6)成型完成后20s-300s拆模，进行飞边处理。
2.根据权利要求1所述的一种连续纤维织物和LFT复合壁板结构的制造方法，其特征在于，所述的连续纤维织物可选用玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、天然植物纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种复合，材料状态是单向纱线形式或者织物形式，铺层结构是单层或者多层。
3.根据权利要求1一种连续纤维织物和LFT复合壁板结构的制造方法，其特征在于，长纤维可选用玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、天然植物纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几种复合，纤维长度2mm-50mm，纤维可进行偶联剂表面预处理。
4.根据权利要求1所述的一种连续纤维织物和LFT复合壁板结构的制造方法，其特征在于，热塑性树脂可选用PP、PA、PPA、PBT、PET、PPS、SAN、ABS、PU中的一种或几种复合，包括其改性树脂。
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