CN114571746A - 采用热压法制备碳纤维零部件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用热压法制备碳纤维零部件的方法，属于碳纤维制品技术领域。该方法包括：发泡成型、发泡烘烤、碳布裁剪、铺层、装真空袋、热压成型、脱模和合模。该方法的加工精度可在0.4mm以下，利于合模，合模后无明显接缝，接缝处过渡自然，基本实现平滑过渡，外观美观。
Description
技术领域
本发明属于碳纤维制品技术领域，特别涉及一种采用热压法制备碳纤维零部件的方法。
背景技术
随着汽车工业的发展，人们对汽车的品质要求越来越高。为了适应时代的发展和消费者的需求，世界各地的汽车生产商也在不断地进行创新，不仅提高汽车零部件的功效和品质，而且对生产汽车零部件的一些工装及生产线也进行着各种改进，以提高生产效率和降低节约成本。目前汽车车身结构件和半结构件还是金属制品，为了汽车轻量化的实现，使用新型的碳纤维材料来代替金属车身结构件和半结构件，以达到实现汽车轻量化。现有技术中碳纤维零部件可采用热压法、模压法和自然固化法等，常见的热压法包括碳布裁剪、铺层、装真空袋、热压成型、脱模和合模等过程，对于腔体或管件类碳纤维零部件，需要先制备两个碳纤维件，再合模得到。
如申请号为CN201410300261.5的专利公开了一种碳纤维复合材料U型件的制造工艺，将碳纤维预浸料在光洁平板上进行铺层，在凸形模具铺层区域贴带胶脱模布，将平铺后的预浸料紧密包覆在带有脱模布的凸形模具上；将赋型后的预浸料和凸形模具整体嵌入凹形模具中，通过凸形模具和凹形模具的配合，凸形模具支撑预浸料嵌入凹形模具，预压实后，将凸形模具抬出，形成预成型体；在凹形模具上依次铺放预成型体、脱模布、隔离膜、透气毡、真空袋，将凹形模具和预成型体真空袋密封抽真空，同时施加压力3bar-6bar，加热120℃-150℃固化成型，得到碳纤维复合材料U型件；所述U型件的开口宽度在15mm到50mm范围内。
对于腔体或管件类碳纤维零部件对于加工精度要求非常高，如果出现尺寸偏差，两个碳纤维件合模时会出现合模失败或者接缝明显；现有的热压工艺，碳纤维件的尺寸精度在1mm左右，合模后的两个碳纤维件通常具有较明显的接缝，胶粘后通常需要打磨，而打磨会破坏碳纤维件表面的纹理，客户感官体验不好，会直接影响产品的售价。
发明内容
为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种采用热压法制备碳纤维零部件的方法，加工精度可在0.4mm以下，利于合模，合模后无明显接缝，合模后无需打磨。所述技术方案如下：
本发明实施例提供了一种采用热压法制备碳纤维零部件的方法，该方法包括：
(1)发泡成型：采用自发泡材料（采用碳纤维加工领域的常规发泡材料）发泡成型得到预成型模。
(2)发泡烘烤：将预成型模在60-70℃下烘烤75-100分钟并涂脱模油。本实施例中采用硬度高的发泡材料制备预成型模以提升加工精度，同时将预成型模在使用前烤干，既能排除热压过程中释放的水蒸气（发泡材料发泡后易吸潮）对树脂、热压温度和碳布的影响，还能减少热胀冷缩的影响。
(3)碳布裁剪：按照设计尺寸对预浸有树脂的碳布进行裁剪；其中，碳布的树脂含量为38-45%。
(4)铺层：趁热将步骤(3)得到的碳布铺层在预成型模上，碳布的层数为3-5层，再铺层隔离膜，最后铺层透气毡。
(5)装真空袋：将步骤(4)铺层后的预成型模放入真空袋中并抽真空，真空度小于0.09Mpa。
(6)热压成型：将真空袋放入热压罐中进行成型，热压成型的条件为：一段保温温度（较预成型模的烘烤温度稍高，让预成型模先适应热压条件）为65-75℃，保温压力为0.27-0.31Mpa，保温时间为18-22分钟；二段保温温度（让树脂先软化，以渗透碳布）为85-95℃，保温压力为0.32-0.36Mpa，保温时间为18-22分钟；三段保温温度为98-105℃，保温压力为0.45-0.55Mpa，保温时间为45-53分钟；四段保温温度为116-125℃，保温压力为0.45-0.55Mpa，保温时间为45-55分钟。本实施例中，采用多段热压条件，可实现在更低的温度下（相同条件下，现有技术采用一段式加热，加热温度通常为130℃左右）得到更高精度的产品。
(7)脱模：将真空袋从热压罐取出并脱模得到碳纤维件。
(8)合模：通过胶粘将两片碳纤维件（相同或不同，粘接位置对应）进行合模得到腔体或管件类碳纤维零部件。
其中，本发明实施例中的自发泡材料的发泡倍率为35-45倍。
其中，本发明实施例中的碳布的层数为3层。
其中，本发明实施例中的碳布的树脂含量为40%，碳布为3K-9k碳布,树脂为环氧中温树脂。
优选地，在步骤(6)中，热压成型的条件为：一段保温温度为70℃，保温压力为0.3Mpa，保温时间为20分钟；二段保温温度为90℃，保温压力为0.35Mpa，保温时间为20分钟；三段保温温度为100℃，保温压力为0.5Mpa，保温时间为50分钟；四段保温温度为120℃，保温压力为0.5Mpa，保温时间为50分钟。
本发明实施例提供了一种采用热压法制备碳纤维零部件的方法，加工精度可在0.4mm以下，利于合模，合模后无明显接缝，接缝处过渡自然，基本实现平滑过渡，外观美观。
附图说明
图1是本发明实施例提供的采用热压法制备碳纤维零部件的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
参见图1，本发明实施例提供了一种采用热压法制备碳纤维零部件的方法，碳纤维零部件具体为管件，该方法包括：
(1)发泡成型：采用自发泡材料发泡成型得到预成型模。
(2)发泡烘烤：将预成型模在65℃下烘烤80分钟并涂脱模油。
(3)碳布裁剪：按照设计尺寸对预浸有树脂的碳布进行裁剪，碳布为6K碳布且其树脂含量为40%，树脂为环氧中温树脂。
(4)铺层：趁热将步骤(3)得到的碳布铺层在预成型模上，碳布的层数为3层，再铺层隔离膜，最后铺层透气毡。
(5)装真空袋：将步骤(4)铺层后的预成型模放入真空袋中并抽真空，真空度小于0.09Mpa。
(6)热压成型：将真空袋放入热压罐中进行成型，热压成型的条件为：一段保温温度为70℃，保温压力为0.3Mpa，保温时间为20分钟；二段保温温度为90℃，保温压力为0.35Mpa，保温时间为20分钟；三段保温温度为100℃，保温压力为0.5Mpa，保温时间为50分钟；四段保温温度为120℃，保温压力为0.5Mpa，保温时间为50分钟。
(7)脱模：将真空袋从热压罐取出并脱模得到圆弧状的碳纤维件。
(8)合模：将两片碳纤维件进行胶粘合模得到管件类碳纤维零部件。
具体地，按照前述方法制备了12件碳纤维件，合模得到6件管状产品，设计的标准尺寸为内径为78.55mm，外径为77.30mm，12件碳纤维件的尺寸如表1所示：
表1
从表1可以看出，平均内径与标准尺寸的误差为0.03mm，最大误差为0.21mm；平均外径与标准尺寸的误差为0.02mm，最大误差为0.20mm。制得的6件产品，无明显接缝，接缝处过渡自然，基本实现平滑过渡，外观美观。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.采用热压法制备碳纤维零部件的方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)发泡成型：采用自发泡材料发泡成型得到预成型模；
(2)发泡烘烤：将预成型模在60-70℃下烘烤75-100分钟并涂脱模油；
(3)碳布裁剪：按照设计尺寸对预浸有树脂的碳布进行裁剪，所述碳布的树脂含量为38-45%；
(4)铺层：趁热将步骤(3)得到的碳布铺层在预成型模上，碳布的层数为3-5层，再铺层隔离膜，最后铺层透气毡；
(5)装真空袋：将步骤(4)铺层后的预成型模放入真空袋中并抽真空，真空度小于0.09Mpa；
(6)热压成型：将真空袋放入热压罐中进行成型，热压成型的条件为：一段保温温度为65-75℃，保温压力为0.27-0.31Mpa，保温时间为18-22分钟；二段保温温度为85-95℃，保温压力为0.32-0.36Mpa，保温时间为18-22分钟；三段保温温度为98-105℃，保温压力为0.45-0.55Mpa，保温时间为45-53分钟；四段保温温度为116-125℃，保温压力为0.45-0.55Mpa，保温时间为45-55分钟；
(7)脱模：将真空袋从热压罐取出并脱模得到碳纤维件；
(8)合模：通过胶粘将两片碳纤维件进行合模得到腔体或管件类碳纤维零部件。
2.根据权利要求1所述的采用热压法制备碳纤维零部件的方法，其特征在于，所述自发泡材料的发泡倍率为35-45倍。
3.根据权利要求1所述的采用热压法制备碳纤维零部件的方法，其特征在于，所述碳布的层数为3层。
4.根据权利要求1所述的采用热压法制备碳纤维零部件的方法，其特征在于，所述碳布的树脂含量为40%，所述碳布为3K-9k碳布,所述树脂为环氧中温树脂。
5.根据权利要求1所述的采用热压法制备碳纤维零部件的方法，其特征在于，在步骤(6)中，热压成型的条件为：一段保温温度为70℃，保温压力为0.3Mpa，保温时间为20分钟；二段保温温度为90℃，保温压力为0.35Mpa，保温时间为20分钟；三段保温温度为100℃，保温压力为0.5Mpa，保温时间为50分钟；四段保温温度为120℃，保温压力为0.5Mpa，保温时间为50分钟。
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