CN1792619A - 一种车用复合材料覆盖件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车用复合材料覆盖件的制造方法，其步骤为：设置模具，模具表面清理、涂抹脱模剂后固化处理，在阴模表面喷0.2－0.4mm厚胶衣层；再沿其阴模胶衣上铺增强材料层，然后在其上放置活块和加强筋；阴模周边镶嵌密封条，将阴、阳模合模密封，再将其模腔内抽真空，真空度为0.092－0.096时，保压3分钟后停止加压；再向模腔内注射胶液；通过加热管向模具加热固化；最后开模，将制品和活块一起脱模，再将两者剥离，经后处理成为本产品。本制造方法改变了以往车用大型结构件用多个部件组合的传统工艺，其设备投资小，成型压力低，工艺简化，适合大于5平方米的夹芯夹筋一体化结构件与形状复杂结构件的制造，易于推广实施。

Description

一种车用复合材料覆盖件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种大型覆盖件的制造方法，特别是一种复合材料大型覆盖件的制造方法。主要应用于汽车业大型覆盖件的生产领域。

背景技术

复合材料结构具有极好的韧性和抗冲撞性能，因而成为交通运输行业轻量、高速、安全、节能、降低污染的发展趋势，一直被发达国家的汽车工业视为车辆结构的理想材料。美国福特公司的研究确认了复合材料在车辆领域应用的可行性。据有关报告表明，复合材料可以将零部件减为原来的80％，加工费用相对钢材降低60％，粘结费用相对焊接减少25％到40％。目前，车用复合材料部件，特别是汽车覆盖件的生产常规采用手糊工艺，但手糊制品质量稳定性差，劳动强度大，不适应车辆工业化生产的要求。之后发展起来的喷射法，生产质量和效率都有所提高，但仅限于应用于简单形状部件的生产。60年代SMC(片状模塑料成型)和BMC(团状模塑料成型)工艺的出现，为工业化生产车用覆盖件提供了现实性。在随后的20年里，SMC和BMC技术迅速发展成熟，并在车辆制造业得到了广泛应用。但是对于车用复合材料覆盖件，特别是在大型覆盖件或异型夹芯、加筋覆盖件的生产上，因其性能要求较高，采用上述工艺成型不但受制品结构和类型的限制，而且设备投资高、设备操作和过程控制复杂；不能适应工业化生产的需要。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种适合批量制造大型车辆部件，可以将芯、筋、预埋件与复合材料一体成型为大型覆盖件的制造方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种车用复合材料覆盖件的制造方法，其特征在于：它包括如下步骤：

1)设置一包括由内腔形状对应设置的阴模与阳模组成的模具，并将其阴模与阳模的合模面进行清理、涂抹脱模剂，然后置室温下固化处理，备用；

2)喷胶衣：在处理后的模具表面上分别喷涂0.2-0.4mm厚的胶衣层，所述胶衣层由有色胶衣与固化剂以100∶2.0-3.0wt％比例混合配制而成，该胶衣层的凝胶时间为10-20分钟，凝胶温度为50℃；

3)铺层：在其所述的阴模凝胶后的胶衣层表面密实铺覆增强材料层，其上安放活块和加强筋；

4)合模准备：在阳模上开有出胶口和注胶口，其出胶口至少开设4个，分布于所述阳模的四周；所述注胶口至少开设1个，位于该阳模的中心处；

5)合模：在阴模边缘镶嵌密封条，然后合模，加压；

6)抽真空：在阳模的出胶口处***出胶管，将真空管与所述出胶管相连，该真空管通过外设的真空泵将密闭的模腔抽成真空状，当真空度达到0.092-0.096时，保压至少3分钟；再通过注胶口向模腔内注射胶液；

7)固化：通过阴模下铺设的加热管给模具加热，其温度为50℃，所述胶液固化，其固化时间至少2小时；

8)开模：启开阳模，将制品和活块一起脱出，再将活块与该制品剥离，最后进行后处理。

上述步骤1)要求的清洗采用洁模剂清洗，该洁模剂为CW-200HS溶剂；所述脱模剂为气干型的外脱模剂，该脱模剂涂抹3-6层，每层涂抹的间隔时间为15-20分钟，选用的脱模剂型号为XTEND802；每涂一层脱模剂，固化15-20分钟后，再续涂下一层。

上述步骤2)所述的胶衣总用量为1.8-2.0kg，其胶衣内加入的固化剂为过氧化甲乙酮固化剂。

上述步骤3)所述的增强材料层包括复合毡和芯材，芯材选用聚氨酯泡沫材料或木材中任一种；最佳选用聚氨酯泡沫材料；复合毡包括底层复合毡和表层复合毡，该底层复合毡在所述胶衣层上铺设至少3层，然后在其上安放活块，放置芯材，再在其芯材上铺设至少3层复合毡，其上再放置加强筋。

上述活块采用玻璃钢材料，该活块在安放之前，还需用铲刀进行表面清理；在清理后的活块表面再涂覆厚度为0.4～1mm的蜡层，该蜡为汽车蜡，然后将其擦拭均匀后放置于阴模模腔中并与其阳模腔体对正使用。

上述步骤4)合模准备，在阳模内预先开有预埋槽，步骤3)中加强筋的位置与阳模的预埋槽位置相对设置，加强筋的形状与模腔形状相吻合，确保阴模与阳模合模严密；所用的加强筋材质选用聚氨酯泡沫材料，聚氨酯发泡材料是在专用的发泡模具中发泡、经修整齐，取出放置到铺好复合毡的模具内，与阳模开出的预埋槽对正。

上述步骤5)注入的胶液由不饱和聚酯100g，再加入固化剂1.25-1.5ml，促进剂0.4～0.5ml混合配制而成；所述固化剂为过氧化乙酰丙酮，所述促进剂为萘酸钴。

该复合材料覆盖件固化成型且脱模后，根据产品的实际要求，还需在该复合材料覆盖件上加粘金属件；最后，将粘有金属件的复合材料覆盖件放置工装上后固化。

上述胶衣内采用的不饱和聚酯树脂体系的后固化条件为：室温下固化至少7天，50℃条件下固化24小时，60℃固化4小时，80℃温度下固化2小时，然后自然冷却。

本发明采用以上技术方案，所具有的技术效果如下：1)解决了现有技术中汽车发动机覆盖件采用多个部件组合而成的传统技术，适用于结构和成型形状复杂的大型制品的一体成型；该专用预成型设备投资小，研发时间短，并能实现制品两面光洁，成型压力低，有害物质的挥发量小；2)为满足大型车用复合材料覆盖件的强度刚度以及脱模等方面的要求，采用内翻边夹芯、大面积加筋的结构方案，形成具有高性能的一体化夹芯加筋复合材料大型部件，应用于大型复杂部件，如表面积大于5平方米的复杂部件的一体成型，有效简化了制造过程，提高了生产效率，在不降低部件刚度的前提下又有效的减轻部件的质量，这些恰好符合当前汽车减重节能的要求，为制品批量生产提供可靠的技术支持，能够满足于汽车部件的一体化、缩短开发周期以及日趋增加的环境保护等要求。

具体实施方案

本发明的工艺步骤如下：

1)设置一包括由内腔形状对应设置的阴模与阳模组成的模具，并将其阴模与阳模的合模面进行清理、涂抹脱模剂，然后置室温下固化处理，备用；

2)喷胶衣：在处理后的模具表面上分别喷涂0.2-0.4mm厚的胶衣层，所述胶衣层由有色胶衣与固化剂以100∶2.0-3.0wt％比例混合配制而成，该胶衣层的凝胶时间为10-20分钟，凝胶温度为50℃；

3)铺层：在其所述的阴模凝胶后的胶衣层表面密实铺覆增强材料层，其上安放活块和加强筋；

4)合模准备：在阳模上开有出胶口和注胶口，其出胶口至少开设4个，分布于所述阳模的四周；所述注胶口至少开设1个，位于该阳模的中心处；

5)合模：在阴模边缘镶嵌密封条，然后合模，加压；

6)抽真空：在阳模的出胶口处***出胶管，将真空管与所述出胶管相连，该真空管通过外设的真空泵将密闭的模腔抽成真空状，当真空度达到0.092-0.096时，保压至少3分钟；再通过注胶口向模腔内注射胶液；

7)固化：通过阴模下铺设的加热管给模具加热，其温度为50℃，所述胶液固化其固化时间至少2小时；

8)开模：启开阳模，将制品和活块一起脱出，再将活块与该制品剥离，最后进行后处理。

上述步骤1)中的清洗采用洁模剂，该洁模剂选用CW-200HS溶剂，清洗模具上残留的脱模剂和表面污染物及其它污垢；清洗的结果可采用胶带测试检验其模具表面是否清洁干净；脱模剂采用气干型的外脱模剂，其产品型号为XTEND802，该脱模剂涂覆3-6层，层与层之间重叠涂覆，每层的涂覆间隔15-20分钟，其固化时间为15-20分钟；固化后的脱模剂在模具表面形成一层半永久性涂层，可实现至少30件产品的脱模。上述洁模剂与脱模剂均由美国AXEL公司生产销售。

步骤1)采用的阴模内设有定位槽；阳模内设有与阴模定位槽对应设置的定位柱，在阳模上还开设有可容放加强筋的预埋槽。

上述步骤2)喷胶衣的步骤：利用手提式胶衣喷枪喷涂胶衣，胶衣总用量控制在1.8-2.0kg，其中，固化剂选用过氧化甲乙酮，依照环境温度和湿度调整固化剂的用量和阴模的加热水温度为50℃，控制凝胶时间为10-20min，然后将其胶衣倒入喷杯内，盖好盖，握手柄将喷嘴向上扣动扳机，有气体喷出后翻手，使喷嘴向下喷出胶衣，喷嘴距模具应为30公分左右，在模具上均匀移动喷枪，一次喷涂厚度为0.1～0.4mm。

在喷涂胶衣前还需用专用挡板把分模面和密封条处遮盖起来，本实施方式只需喷涂一遍胶衣，厚度为0.2-0.4mm。

另外，在阴模喷完胶衣后，还要在阳模两边即产品的内翻边处刷涂胶衣。

步骤2)所用的胶衣总量为1.8-2.0kg；其中固化剂采用过氧化甲乙酮。

步骤3)所用的增强材料层包括复合毡和芯材，其中芯材选用聚氨酯泡沫材料或木材中任一种；本发明中复合毡分设为底层复合毡与表层复合毡，其总用量为7-8kg在实际生产中，先将阴模的胶衣层上铺覆至少3层底层复合毡，最佳铺覆3层，然后在其上安放活块，放置芯材，其形状与阳模上开设的预埋槽形状吻合且对正放置；该材料在发泡模具中发泡而成，将其取出修整边角后使用；芯材的位置与阳模下表面开设的预埋槽对正，再在芯材上根据具体产品规定的位置把金属预埋件镶嵌好；再在其芯材上铺设至少3层表层复合毡，只需覆盖住芯材就行，最佳铺覆3层。

玻璃钢活块在安放之前，需先进行表面清理，不能有残胶和凹坑；并在清理后的活块表面涂覆一层汽车蜡，然后将其擦拭均匀后放置阴模中使用。

上述步骤4)合模准备，在阳模内预先开有预埋槽，步骤3)中加强筋的放置位置与阳模的预埋槽位置相对设置，加强筋的形状与模腔形状相吻合，确保阴模与阳模合模严密；所用的加强筋材质选用聚氨酯泡沫材料，聚氨酯发泡材料是在专用的发泡模具中发泡、经修整齐，取出放置到铺好复合毡的模具内，与阳模开出的预埋槽对正，然后合模。

步骤5)的合模过程，是将阴模连同小车一起推入压机下并用定位栓卡住，启动压机将阳模与阴模对扣合模，合模至阴阳模相距15公分处停车，检查四周定位及内部活块是否对正，确认正常后合模到位，加压。如果此过程中有异常情况，应及时开模检查，排除故障。压机的操作要严格按照其操作规程，不能带气压开、合模。

步骤6)通过***的出胶管与真空管相连，对模腔抽真空，出胶管的直径为6～8mm。然后，再由注胶口向模腔内注射胶液，该胶液由不饱和聚酯树脂100g，固化剂的用量为1.25-1.5g，促进剂用量为0.4-0.5ml混合配制而成；其中，不饱和聚酯树脂选用南京金陵帝斯曼树脂有限公司生产的988#不饱和聚酯树脂，固化剂选用过氧化乙酰丙酮固化剂或过氧化甲乙酮固化剂，最佳选用过氧化乙酰丙酮固化剂；促进剂选用萘酸钴；注射树脂的环境湿度为40-80％。加热模具所使用的水温为50℃，树脂加热器的温度为30℃。进行注射时，当出胶管出胶并无较大或连续气泡时封住，最后一个出胶管出胶后停止注射，关阀、洗枪，最后二至三个出胶管不必封堵，任胶液流出以泄掉模腔压力；其注射速度为15-20枪/分；注射枪数为730-780枪，水温50℃；要求无泄漏注射极限枪数为800枪。

步骤8)的脱模步骤要求先拔掉出胶管，泄掉压机气压，缓缓吊起上模，当下模随小车移动时，立即停车，降一下压机，再次吊起，可重复这一动作直至确认上下模可以分开时，升起上模，推出下模小车，自然冷却至室温，清理活块上的树脂层，切除活块两侧立向的纯树脂胶茬，用木楔子把产品与模具脱层，再使用顶出使产品与活块一起脱模。

后处理工序，考虑到树脂固化度对产品质量影响程度，必要时在25℃的环境中自然后固化1-2周，注意要把产品置于工装上进行后固化；

使用不饱和聚酯树脂体系的后固化条件有以下几种：

在室温25℃时，固化至少7天；在50℃条件下固化24小时；60℃条件下固化4小时；80℃条件下固化2小时；然后自然冷却。

采用本发明制造的复合材料覆盖件，依据中国重型汽车集团公司QZZ111541996JT的企业标准进行检验，完全能够满足其性能指标要求。

Claims (8)

1、一种车用复合材料覆盖件的制造方法，其特征在于：它包括如下步骤：

1)设置一包括由内腔形状对应设置的阴模与阳模组成的模具，并将其阴模与阳模的合模面进行清理、涂抹脱模剂，然后置室温下固化处理，备用；

2)喷胶衣：在处理后的模具表面上分别喷涂0.2-0.4mm厚的胶衣层，所述胶衣层由有色胶衣与固化剂以100∶2.0-3.0wt％比例混合配制而成，该胶衣层的凝胶时间为10-20分钟，凝胶温度为50℃；

3)铺层：在其所述的阴模凝胶后的胶衣层表面密实铺覆增强材料层，其上安放活块和加强筋；

4)合模准备：在阳模上开有出胶口和注胶口，其出胶口至少开设4个，分布于所述阳模的四周；所述注胶口至少开设1个，位于该阳模的中心处；

5)合模：在阴模边缘镶嵌密封条，然后合模，加压；

6)抽真空：在阳模的出胶口处***出胶管，将真空管与所述出胶管相连，该真空管通过外设的真空泵将密闭的模腔抽成真空状，当真空度达到0.092-0.096时，保压至少3分钟；再通过注胶口向模腔内注射胶液；

7)固化：通过阴模下铺设的加热管给模具加热，其温度为50℃，所述胶液固化，其固化时间至少2小时；

8)开模：启开阳模，将制品和活块一起脱出，再将活块与该制品剥离，最后进行后处理。

2、如权利要求1所述车用复合材料覆盖件的制造方法，其特征在于：步骤1)所述清洗采用洁模剂清洗，该洁模剂为CW-200HS溶剂；所述脱模剂为气干型的外脱模剂，该脱模剂涂抹3-6层，每层涂抹的间隔时间为15-20分钟，固化15-20分钾后续涂下一层；所述脱模剂采用XTEND802脱模剂。

3、如权利要求2所述车用复合材料覆盖件的制造方法，其特征在于：步骤2)所述的胶衣总用量为1.8-2.0kg；固化剂采用过氧化甲乙酮固化剂。

4、如权利要求3所述车用复合材料覆盖件的制造方法，其特征在于：步骤3)所述的增强材料层包括复合毡与芯材，所述芯材选用聚氨酯泡沫材料或木材中任一种；该复合毡分设为底层复合毡与表层复合毡，底层复合毡在所述胶衣层上铺设至少3层，然后在其上安放所述活块，放置芯材，再在其芯材上铺设至少3层复合毡

5、如权利要求4所述车用复合材料覆盖件的制造方法，其特征在于：步骤3)所述加强筋的形状与所述预埋槽开设的形状吻合。

6、如权利要求5所述车用复合材料覆盖件的制造方法，其特征在于：所述加强筋的材质为聚氨酯泡沫材料。

7、如权利要求6所述车用复合材料覆盖件的制造方法，其特征在于：步骤5)所述的胶液由不饱和聚酯100g，再加入固化剂1.25-1.5ml，促进剂0.4～0.5ml混合配制而成；所述固化剂为过氧化乙酰丙酮，所述促进剂为萘酸钴。

8、如权利要求7所述车用复合材料覆盖件的制造方法，其特征在于：所述活块在安放之前，还需进行表面清理，并在清理后的活块表面涂覆一层蜡，然后将其擦拭均匀后使用。