一種碳纖維汽車緩沖梁及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及復合材料制備汽車零部件技術領域，特別涉及一種碳纖維汽車緩沖梁及其制造方法。
【背景技術】
[0002]目前，制造轎車保險杠橫梁的材料一般為金屬材料(如高強度鋼、鋁合金、鎂合金等)，大多數保險杠用的是防撞鋼梁。而目前隨著輕量化的發(fā)展趨勢，輕金屬和非金屬材料也開始應用在汽車保險杠上，如GMT材料保險杠已在韓國現代、福特公司批量裝配并且有很好的效果。近年來，碳纖維復合材料的優(yōu)勢被人們看好，如碰撞吸能性好。碳纖維復合材料是汽車金屬材料最理想的替代材料，在碰撞中對能量的吸收率是鋁和鋼的4?5倍，減輕車身質量的同時還能保證不損失強度或剛度，保持防撞性能，極大地降低了輕量化帶來的汽車安全系數降低的風險。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題之一在于針對現有金屬材料制成的汽車緩沖梁所存在的問題而提供一種輕量化、高強度的碳纖維汽車緩沖梁。
[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題之二在于提供上述碳纖維汽車緩沖梁制造方法。
[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題可以通過以下技術方案來實現:
[0006]一種碳纖維汽車緩沖梁，其特征在于，包括泡沫夾心和預埋件，在所述泡沫夾心和預埋件上包覆有碳纖維布增強樹脂基復合材料。
[0007]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述碳纖維汽車緩沖梁為碳纖維汽車保險桿，所述碳纖維汽車保險桿包括第一抵抗變形區(qū)域、第二抵抗變形區(qū)域、第一低速碰撞吸能區(qū)域、第二低速碰撞吸能區(qū)域、第一背板安裝區(qū)域、第二背板安裝區(qū)域，其中第二抵抗變形區(qū)域位于所述第一抵抗變形區(qū)域的背面，第一低速碰撞吸能區(qū)域和第二低速碰撞吸能區(qū)域位于所述第一抵抗變形區(qū)域的兩端，第一背板安裝區(qū)域和第二背板安裝區(qū)域位于所述第二抵抗變形區(qū)域的兩端并分別位于所述第一低速碰撞吸能區(qū)域和第二低速碰撞吸能區(qū)域的背面；其中第一抵抗變形區(qū)域的碳纖維布增強樹脂基復合材料厚度為2.5mm，第二抵抗變形區(qū)域的碳纖維布增強樹脂基復合材料厚度為3.0mm，保證碳纖維汽車緩沖梁系統碰撞中不發(fā)生整體失效；第一低速碰撞吸能區(qū)域、第二低速碰撞吸能區(qū)域的碳纖維布增強樹脂基復合材料厚度為3.5mm，增強碳纖維汽車緩沖梁系統抵抗壓縮載荷的能力；第一背板安裝區(qū)域、第二背板安裝區(qū)域的碳纖維布增強樹脂基復合材料厚度為為6.0mm，保證碳纖維汽車緩沖梁系統的強度性能。
[0008]上述碳纖維汽車緩沖梁的制造方法，具體包括如下步驟:
[0009]I)模具清理；
[0010]清理模具的上模和下模的型腔表面，并在模具的上模和下模的型腔表面涂脫模劑；
[0011]2)鋪設第一碳纖維布層
[0012]在下模的型腔表面上鋪設碳纖維布，形成第一碳纖維布層；
[0013]3)泡沫夾芯、預埋件放置
[0014]在第一碳纖維布層上放置泡沫夾芯和預埋件；
[0015]4)鋪設第二碳纖維布層
[0016]在泡沫夾芯和預埋件上鋪設碳纖維布形成第二碳纖維布層，第二碳纖維布層與第一碳纖維布層一起將所述泡沫夾芯和預埋件包裹??；
[0017]5)合模
[0018]將上模合在下模上；
[0019]6)導入樹脂
[0020]將含固化劑的樹脂導入所述上模和下模內，含固化劑的樹脂的導入質量與碳纖維布的質量之比為I?1.5: I?1.2 ;
[0021]7)固化及脫模
[0022]將模具送入固化罐內進行固化，固化溫度為50?60°C，固化時間為1.5?2.5h，固化完成后，取出模具冷卻至常溫，打開上模，將所成型的碳纖維汽車緩沖梁坯件從下模內取出；
[0023]8)修邊、開孔
[0024]依據圖紙設定的尺寸及開孔位置，對碳纖維汽車緩沖梁坯件從下模內取出進行修改并開孔，最后制得碳纖維汽車緩沖梁。
[0025]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，步驟2)和步驟4)中的碳纖維布選自T300 3K平紋布，其拉伸強度3.5GPa，拉伸模量230GPa。
[0026]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，步驟3)中的泡沫夾芯采用EPP30泡沫制成。其具有質輕，比強度高，高回彈性，耐沖擊，耐腐蝕，不易破損，價格低廉等優(yōu)點，現已廣泛應用于汽車保險杠。
[0027]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，步驟5)中的樹脂采用Hunsman環(huán)氧樹脂，固化劑采用與之配套的固化劑。所述Hunsman環(huán)氧樹脂Tg可調范圍大，耐腐蝕性、耐老化性優(yōu)異，適于真空灌注，模壓，拉擠成型工藝。
[0028]由于采用了如上的技術方案，本發(fā)明的碳纖維汽車緩沖梁與現有技術相比，具有如下優(yōu)點:
[0029]I)輕量化:原結構鋁合金梁為2.66kg,現有結構2.077kg,減重21.92%。
[0030]2)滿足拖鉤與車身連接處強度標準:SMTC 4500010拖鉤與車身連接處強度分析標準。
[0031]3)按照GB17345-1988標準汽車前/后端保護裝置、RCAR低速碰撞測試，排氣結構、動力系統、懸架系統均沒有損壞，測試結果滿足要求。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明的碳纖維汽車保險桿結構示意圖。
【具體實施方式】
[0033]參見圖1，圖中給出的碳纖維汽車保險桿包括泡沫夾心和預埋件，在所述泡沫夾心和預埋件上包覆有碳纖維布增強樹脂基復合材料。
[0034]該碳纖維汽車保險桿包括第一抵抗變形區(qū)域100、第二抵抗變形區(qū)域200、第一低速碰撞吸能區(qū)域300、第二低速碰撞吸能區(qū)域400、第一背板安裝區(qū)域500、第二背板安裝區(qū)域600，其中第二抵抗變形區(qū)域200位于第一抵抗變形區(qū)域100的背面，第一低速碰撞吸能區(qū)域300和第二低速碰撞吸能區(qū)域400位于第一抵抗變形區(qū)域100的兩端，第一背板安裝區(qū)域500和第二背板安裝區(qū)域600位于第二抵抗變形區(qū)域200的兩端并分別位于第一低速碰撞吸能區(qū)域300和第二低速碰撞吸能區(qū)域400的背面；其中第一抵抗變形區(qū)域的碳纖維布增強樹脂基復合材料厚度為2.5mm，第二抵抗變形區(qū)域的碳纖維布增強樹脂基復合材料厚度為3.0_，保證碳纖維汽車緩沖梁系統碰撞中