一种汽车结构件的成型方法及汽车结构件技术

本发明专利技术公开了一种汽车结构件的成型方法及汽车结构件，本发明专利技术的制备方法采用二维三轴编织法在芯材表面编织增强纤维可以在多个方向对汽车结构件进行补强，同时通过改变编织角度和增强纤维的数量可以调整编织纤维层的厚度，以满足不同汽车结构件的装配和补强要求；通过模压工艺将预成型件与热固性树脂置于模具中成型得到的汽车结构件机械强度高、成本低、重量轻且稳定性好，可以替代金属材质的汽车结构件；对于需要局部增强的结构件，可以根据其几何形状和补强需要自由调整芯材的尺寸和形状，可以在保证车辆安全的同时最大化地减小材料用量，提高减重效果；同时，采用本发明专利技术的成型方法可以制备变直径、变壁厚的管材等复杂形状的中空结构件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合材料
，具体地，涉及一种汽车结构件的成型方法及汽车结构件。
技术介绍
FRP(纤维增强热固性树脂)在汽车结构件上的应用较多，现有FRP成型技术主要有缠绕成型和层铺模压两种方式。缠绕成型是将纤维预浸料缠绕到内模具上，经模压后获得需要的形状；层铺模压是将纤维织物的预浸料裁剪成特定形状后进行铺层，获得要求形状后模压成型。上述技术可用于板材或大直径管材的制造，但对于小直径管材和某些需要进行局部增强的部件的制造则难以实现：针对小直径管材，特别是变直径、变壁厚的管材，现有的制造方法仍在使用金属件或短纤维增强热塑性塑料的注塑件，但前者重量大，后者强度低，无法满足现代汽车材料安全减重的要求；针对需要局部加强的部件，目前使用较多的局部增强方法包括加强筋法和三明治结构，其中加强筋安装简单、强度高，但只能对单一方向进行补强，在有多维屈曲变形时的效果较差；而三明治结构需要将纤维预浸料通过铺层的方式包覆到芯材表面，对铺层时的裁剪、铺放等方面的要求较高，结构复杂时铺层难以实现，导致材料无法按照最优化的结构进行设计，产生不必要的浪费，增加了零部件重量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种汽车结构件的成型方法及汽车结构件，该方法可以解决现有的FRP汽车结构件补强效果差、成型方法复杂和减重效果不明显的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术提供一种汽车结构件的成型方法，所述汽车结构件包括芯体和覆盖在芯体上的表层，该方法包括如下步骤：(1)制备与目标汽车结构件的芯体在几何形状上相匹配的第一芯材；(2)通过二维三轴编织法在所述第一芯材表面编织增强纤维以形成与目标汽车结构件的表层在几何形状上相匹配的至少一层增强纤维编织层，得到预成型件；(3)将所述预成型件与热固性树脂置于模具中经模压后固化成型，得到所述包括芯体和覆盖在芯体上的表层的汽车结构件；或者，所述汽车结构件包括腔体和作为所述腔体的壁的表层，该方法包括如下步骤：(a)制备与目标汽车结构件的腔体在几何形状上相匹配的第二芯材；(b)通过二维三轴编织法在所述第二芯材表面编织增强纤维以形成与目标汽车结构件的表层在几何形状上相匹配的至少一层增强纤维编织层，得到预成型件；(c)将所述预成型件与热固性树脂置于模具中经模压后固化成型，得到含有第二芯材的汽车结构件前体；(d)采用加热熔融或溶剂溶解的方法使所述第二芯材从所述汽车结构件前体中除去，得到所述包括腔体和覆盖在腔体上的表层的汽车结构件。本专利技术的汽车结构件的制备方法采用二维三轴编织法在芯材表面编织增强纤维可以在多个方向对汽车结构件进行补强，同时通过改变编织角度和增强纤维的数量可以调整编织纤维层的厚度，以满足不同汽车结构件的装配和补强要求；通过模压工艺将预成型件与热固性树脂置于模具中成型得到的汽车结构件机械强度高、成本低、重量轻且稳定性好，可以替代金属材质的汽车结构件；对于需要局部增强的结构件，可以根据其几何形状和补强需要自由调整芯材的尺寸和形状，可以在保证车辆安全的同时最大化地减小材料用量，提高减重效果；同时，采用本专利技术的成型方法可以制备变直径、变壁厚的管材等复杂形状的中空结构件。本专利技术还提供一种汽车结构件，所述汽车结构件包括芯体和覆盖在芯体上的表层，所述芯体为第一芯材，所述覆盖在芯体上的表层包括增强纤维编织层以及浸润所述增强纤维编织层的热固性树脂；其中，所述第一芯材在几何形状上与目标汽车结构件的芯体相匹配；所述增强纤维编织层通过二维三轴编织法编织在所述第一芯材表面，且该增强纤维编织层在几何形状上与目标汽车结构件的表层相匹配；或者，所述汽车结构件包括腔体和作为所述腔体的壁的表层，所述作为所述腔体的壁的表层包括增强纤维编织层以及浸润所述增强纤维编织层的热固性树脂；所述增强纤维编织层通过二维三轴编织法编织形成所述腔体的壁，且该增强纤维编织层在几何形状上与目标汽车结构件的表层相匹配。本专利技术的汽车结构件为包括芯体和表层的夹芯结构或包括腔体和腔体壁的中空结构，采用二维三轴法编织形成的增强纤维层可以根据汽车结构件的形状和承重情况对其进行补强，该汽车结构件的机械强度高、成本低、重量轻且稳定性好，可以替代金属材质的汽车结构件。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术提供的汽车结构件的制备方法的一种具体实施方式所采用的二维三轴编织法的示意图。图2是本专利技术提供的汽车结构件的制备方法的一种具体实施方式所采用的预成型件的结构示意图。图3是本专利技术提供的汽车结构件的制备方法的一种具体实施方式所采用的汽车结构件的结构示意图。图4是本专利技术提供的汽车结构件的制备方法的一种具体实施方式所采用的预成型件的结构示意图。图5是本专利技术提供的汽车结构件的制备方法的一种具体实施方式所采用的汽车结构件的结构示意图。附图标记说明1第一交叉编织纱束2轴向编织纱束3第二交叉编织纱束具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供一种汽车结构件的成型方法，所述汽车结构件包括芯体和覆盖在芯体上的表层，该方法包括如下步骤：(1)制备与目标汽车结构件的芯体在几何形状上相匹配的第一芯材；(2)通过二维三轴编织法在所述第一芯材表面编织增强纤维以形成与目标汽车结构件的表层在几何形状上相匹配的至少一层增强纤维编织层，得到预成型件；(3)将所述预成型件与热固性树脂置于模具中经模压后固化成型，得到所述包括芯体和覆盖在芯体上的表层的汽车结构件；或者，所述汽车结构件包括腔体和作为所述腔体的壁的表层，该方法包括如下步骤：(a)制备与目标汽车结构件的腔体在几何形状上相匹配的第二芯材；(b)通过二维三轴编织法在所述第二芯材表面编织增强纤维以形成与目标汽车结构件的表层在几何形状上相匹配的至少一层增强纤维编织层，得到预成型件；(c)将所述预成型件与热固性树脂置于模具中经模压后固化成型，得到含有第二芯材的汽车结构件前体；(d)采用加热熔融或溶剂溶解的方法使所述第二芯材从所述汽车结构件前体中除去，得到所述包括腔体和覆盖在腔体上的表层的汽车结构件。本专利技术的汽车结构件的制备方法采用二维三轴编织法在芯材表面编织增强纤维可以在多个方向对汽车结构件进行补强，同时通过改变编织角度和增强纤维的数量可以调整编织纤维层的厚度，以满足不同汽车结构件的装配和补强要求；通过模压工艺将预成型件与热固性树脂置于模具中成型得到的汽车结构件机械强度高、成本低、重量轻且稳定性好，可以替代金属材质的汽车结构件；对于需要局部增强的结构件，可以根据其几何形状和补强需要自由调整芯材的尺寸和形状，可以在保证车辆安全的同时最大化地减小材料用量，提高减重效果；同时，采用本专利技术的成型方法可以制备变直径、变壁厚的管材等复杂形状的中空结构件。在根据本专利技术的方法中，所述汽车结构件的芯体可以为一个或多个，芯体的个数和形状可以根据该汽车结构件的形状、承重需要和补强需要进行设计，其设计方法为本领域技术人员所熟知，本专利技术不再赘述。芯体可以由第一芯材制备，制备方法可以为本领域技术人员所熟知的，例如通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车结构件的成型方法，其特征在于，所述汽车结构件包括芯体和覆盖在芯体上的表层，该方法包括如下步骤：(1)制备与目标汽车结构件的芯体在几何形状上相匹配的第一芯材；(2)通过二维三轴编织法在所述第一芯材表面编织增强纤维以形成与目标汽车结构件的表层在几何形状上相匹配的至少一层增强纤维编织层，得到预成型件；(3)将所述预成型件与热固性树脂置于模具中经模压后固化成型，得到所述包括芯体和覆盖在芯体上的表层的汽车结构件；或者，所述汽车结构件包括腔体和作为所述腔体的壁的表层，该方法包括如下步骤：(a)制备与目标汽车结构件的腔体在几何形状上相匹配的第二芯材；(b)通过二维三轴编织法在所述第二芯材表面编织增强纤维以形成与目标汽车结构件的表层在几何形状上相匹配的至少一层增强纤维编织层，得到预成型件；(c)将所述预成型件与热固性树脂置于模具中经模压后固化成型，得到含有第二芯材的汽车结构件前体；(d)采用加热熔融或溶剂溶解的方法使所述第二芯材从所述汽车结构件前体中除去，得到所述包括腔体和覆盖在腔体上的表层的汽车结构件。

【技术特征摘要】
1.一种汽车结构件的成型方法，其特征在于，所述汽车结构件包括芯体和覆盖在芯体上的表层，该方法包括如下步骤：(1)制备与目标汽车结构件的芯体在几何形状上相匹配的第一芯材；(2)通过二维三轴编织法在所述第一芯材表面编织增强纤维以形成与目标汽车结构件的表层在几何形状上相匹配的至少一层增强纤维编织层，得到预成型件；(3)将所述预成型件与热固性树脂置于模具中经模压后固化成型，得到所述包括芯体和覆盖在芯体上的表层的汽车结构件；或者，所述汽车结构件包括腔体和作为所述腔体的壁的表层，该方法包括如下步骤：(a)制备与目标汽车结构件的腔体在几何形状上相匹配的第二芯材；(b)通过二维三轴编织法在所述第二芯材表面编织增强纤维以形成与目标汽车结构件的表层在几何形状上相匹配的至少一层增强纤维编织层，得到预成型件；(c)将所述预成型件与热固性树脂置于模具中经模压后固化成型，得到含有第二芯材的汽车结构件前体；(d)采用加热熔融或溶剂溶解的方法使所述第二芯材从所述汽车结构件前体中除去，得到所述包括腔体和覆盖在腔体上的表层的汽车结构件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一芯材为变截面连续泡沫芯材或变截面非连续泡沫芯材；所述第二芯材为变截面连续芯材或变截面非连续芯材。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)或步骤(b)中，通过二维三轴编织法在所述第一芯材和/或第二芯材表面编织增强纤维以形成1-5层增强纤维编织层。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一芯材为选自聚氯乙烯结构泡沫材料、聚苯乙烯结构泡沫材料、聚氨酯结构泡沫材料、空心玻璃微珠增填充环氧树脂结构泡沫材料、聚甲基丙烯酰亚胺结构泡沫材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯结构泡沫材料和苯乙烯-丙烯腈共聚物结构泡沫材料中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二芯材为低熔点金属材料或可溶解材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：段瑛涛，孔凡忠，栗娜，单永彬，李文博，
申请(专利权)人：北京汽车集团有限公司，北京汽车研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11