碳纤维HP-RTM模压成形智能化生产线及应用

介绍了一种碳纤维HP-RTM模压成形智能化生产线。该生产线由2500t碳纤维HP-RTM成形液压机、温控装备、上下料机械手、输送系统、真空设备和电气联控系统六部分组成,能够实现对汽车碳纤维复合材料制品零件的自动化一体成形。最后介绍了纤维复合材料的超声波焊接工艺及碳纤维复合材料航空电池箱底板的开发及应用。

碳纤维复合材料高压树脂传递模塑(HP-RTM)成型工艺

RTM是指低黏度树脂在密闭模腔中流动、浸润的增强复合材料,在一定温度下固化成型的一种复合材料成型工艺,属于复合材料的半液体成型或织物液体成型技术。其具体方法是在设计好的模具中,预先放入经详细设计、剪裁或经机械化预成型的增强纤维材料,模具周边配备密封件和紧固件,在模具内需达到树脂流动顺畅,合模后注入所需树脂,待树脂充分浸润固化后,即可得到所需产品。RTM工艺起始于20世纪50年代,目前,RTM成型工艺己广泛应用于建筑、交通、电信、卫生、航天航空等领域。2015年以后,碳纤维成本的降低及快速固化环氧树脂的出现,加上针对热固性复合材料快速制造开发的HP-RTM工艺和热塑性复合材料层板热成型自动化设备的研发,到2020年,碳纤维复合材料的综合性价比优于金属,并取代金属材料,用于量产车的底盘制造,并涵盖大多数高端车型和少量中级车。高压树脂传递模塑(HPRTM)是传统树脂传递模塑(RTM)的大规模工业化量产的解决方案,也是使用快速固化的化学原料,文中主要介绍用于医疗器械、新能源汽车、数码电子产品的碳纤维复合材料RTM成型工艺,以及国内外目前RTM成型工艺近况和应用。

HP-RTM碳纤维复合材料中通道加强板研究

针对碳纤维复合材料在汽车结构上的应用,设计了适合HP-RTM工艺成型的碳纤维复合材料中通道加强板结构,分析了碳纤维复合材料中通道加强板的力学性能,研究了HP-RTM碳纤维复合材料中通道加强板成型模具,虚拟验证了HP-RTM成型工艺性,生产出满足使用要求的HP-RTM碳纤维中通道加强板合格样件,填补了碳纤维复合材料零部件量产工艺在车身结构上应用的国内空白。

HP-RTM树脂体系固化反应动力学及流变行为研究

HP-RTM(高压树脂传递模塑)工艺是近些年针对汽车行业兴起的碳纤维复合材料快速成型工艺,较传统的成型工艺在保证制品力学性能的前提下,其复合材料部件生产周期可缩短至10 min以内,大幅缩短了复合材料部件制造周期,成为汽车领域复合材料成型的首选工艺之一。针对HP-RTM工艺用快速固化环氧树脂体系(RX-1),采用DSC(差示扫描量热仪)和流变仪研究了其固化反应热行为和流变行为,并根据经典动力学模型Kissinger法研究RX-1树脂体系固化反应动力学,计算了反应活化能Ea。研究结果表明:RX-1树脂体系在120℃、60 s内其黏度已突增到1.76×10^6Pa·s,完全实现凝胶化,该体系在一定的工艺温度下能实现在2 min内完成固化,利用Kissinger法求得RX-1树脂固化过程表观活化能Ea为54.88 kJ/mol。研究成果为HP-RTM成型工艺参数设定与优化提供了技术基础和理论依据。

连续纤维复合材料电池包上盖的设计研究

轻量化技术可有效提高新能源汽车续航能力和驾驶性能,已被广泛应用于汽车的生产制造中。连续纤维复合材料在比强度、比刚度、热膨胀系数与抗疲劳性能等方面比传统金属更具有优势,开启了轻量化新时代。文章以新能源汽车核心部件电池包为研究对象,基于高压树脂传递模塑成型(HP-RTM)工艺,根据碳纤维复合材料与玻璃纤维复合材料的材料特点,对电池包上盖进行了轻量化设计。通过结构优化、工艺优化、连接方式优化等技术手段完成了电池包上盖的轻量化量产方案。电池包样机测试结果表明,采用碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料制作的电池包上盖可以有效提升电池包结构的强度、刚度以及耐疲劳性,综合减重达50%以上。文章所述的连续纤维复合材料轻量化设计方案也可为汽车其他零部件设计提供指导。

国内外复合材料工艺设备发展述评之七——液体模塑成型

本文分析了液体模塑成型工艺所用设备的发展历程,指出其优缺点,并对今后发展提出建议。

两种成型工艺碳纤维/环氧树脂复合材料的拉压力学性能与破坏机制

对采用高压-树脂传递模塑(HP-RTM)成型工艺和湿法压膜(WCM)成型工艺制备的碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料层合板进行力学试验,并观察微观组织和破坏形貌。结果表明:HP-RTM工艺制备的CF/EP复合材料单向板中纤维排列一致性较好、树脂分布均匀,但是纤维和树脂结合界面较差,其平均力学性能要优于WCM工艺,但是数据离散程度高,稳定性较差。