碳纤维复合材料板热冲压成形试验研究

材质轻量化和结构轻量化是降低汽车整质重量的有效途径。其中,质轻且比强度高的纤维增强树脂复合材料已经越来越多的应用于汽车设计和制造中。为解决传统复合材料件成形效率低、制造成本高等问题,进一步扩展复合材料在汽车制造业中的应用,提出一种采用非等温模具对复合材料板直接进行热冲压的复合材料成形新方法。该方法对模具进行非等温加热,使用非等温模具通过接触传热将复合材料中需要发生变形的区域进行局部加热,借助复合材料加热到一定温度下软化的特点,随着模具的运动逐步成形工件,工件在模具作用下固化。进行复合材料板球面形件的热拉深成形试验研究,分析成形温度对试件拉深过程的影响。试验结果表明,碳纤维增强树脂基复合材料具有良好的热冲压性能,成形效率高,成形的球面件质量好,表面光洁。由于树脂软化,拉深过程载荷随着成形温度升高而降低。

碳纤维编织复合材料板材热冲压成形的实验和模拟研究(英文)

提出一种新型的复合材料成形工艺,即热冲压成形,来直接成形复合材料。为了研究复合材料板的成形行为,分析了成形温度对零件的影响,进行了热弯曲和热拉深实验。实验结果表明,编织复合材料板的锁止角为30°,在成形过程中,变形载荷一般小于5 N,并且变形载荷随着温度的升高而降低。成形碳纤维复合材料板的最佳温度是170°C。采用有限元分析软件ABAQUS对模具的温度场分布和复合材料板的变形进行了数值模拟。为了研究碳纤维在成形过程中的运动,采用两节点的三维Truss单元T2D3对纤维进行网格剖分,模拟结果与试验结果相吻合。