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碳纤维模具在汽车制造上的广泛应用

Join Date: 2021-03-15

碳纤维与其他传统材料相比具有明显的优势,例如比模量、比强度高,制造出的构件力学性能好,可设计性强安全性高,还可以零部件一体化,并且发展出多种加工成型工艺,在汽车领域有着广泛的应用。本篇文章介绍的就是制作碳纤维模具的碳纤维复合材料在汽车领域采用的成型工艺,以及碳纤维复合材料在汽车领域相较于传统材料的优势,如果你对此感兴趣,那就继续看下去吧。

 

汽车领域碳纤维复合材料成型工艺

PCM成型

模压成型是将冲压后的碳纤维半成品预先放入模具,然后加热加压使其成型固化的成型方式。近年来,预浸料因具有精确的纤维、树脂配比而被越来越广泛的应用。而PCM成型工艺作为一种理想的CFRP罐外热压工艺,不仅能够大幅缩短成型周期、提高生产效率,具有制品尺寸精度高、表面光洁度好、生产成本相对较低、容易实现复杂结构件的一次成型等特点,同时,由于制品内纤维取向性好,因此制品的强度、刚度相对较高,已成为车用CFRP的重要成型工艺。

高压RTM成型

高压RTM(high pressure rtm,HP-RTM)是通过增大注射压力提升注射速度的有效方法。采用该工艺注射压力能够达到几千兆帕,保证了较高的合模速度和压制速度,大大缩短部件成型时间,提高了工艺效能。同时,增大压力能够促使树脂快速充满模腔,提高纤维树脂浸润度,减少树脂注射次数,促进空气排出,降低成品孔隙率,从而实现卓越的表面性能。如同时选择注入低黏度树脂体系或低黏度反应性混合物料体系,注射速度能够进一步提高;通过高压计量技术对反应物料进行精确计量,也能够缩短注射时间。

另外,由于CFRP制品结构和性能可设计性强,当HP-RTM应用于大型复杂结构部件的制造时优势更加明显,不仅可以在 5min 以内实现部件的一体化成型,而且能够大幅减少零部件和紧固件数量,简化连接和装配,极大减少了生产过程的能源消耗,降低了碳纤维模具的生产成本。

其他成型工艺

RTM成型工艺对模具制造精度要求高、模具制作周期长且价格较高,而预浸料的材料加工、运输成本较高,模具的成本也不低,因此这2种成型工艺前期投人较大。因此,其他的复合材料成型工艺,如片状模塑料(Sheet Molding Compound SMC)模压成型工艺、长碳纤维增强热塑性材料(Long carbon Fiber Reinforced Thennolplastics,CF-LFT)注塑成型工艺也得到了较为广泛的应用。

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