一种碳纤维复合材料防撞梁制造技术

本实用新型专利技术公开了一种碳纤维复合材料防撞梁。两个吸能盒的上端分别与防撞杆两端内侧面固接，下端与基座固接，防撞杆沿长度呈弓形分布且两端对称，凸面朝外。制备方法为：根据防撞梁的各部位受载荷的大小、抗冲击能力，设计防撞杆内衬和防撞杆外壳的厚度；根据防撞杆上、下内衬的厚度，在内模具上敷设对应的碳纤维层数及相应的角度，合上外模具，固化，脱模而成；将两防撞杆的直角过渡一侧粘结成矩形组合内衬，其外面敷设或者缠绕碳纤维编织布，用模压固化而成。本实用新型专利技术采用碳纤维复合材替代传统铝合金的防撞梁，重量减轻；根据防撞梁受力特点，将承受冲击和弯曲等不同性质载荷的位置敷设不同的碳纤维角度和密度，以增强抗冲击能力。

A carbon fiber composite anti-collision beam

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维复合材料防撞梁
本技术涉及防撞梁，特别是涉及一种碳纤维复合材料防撞梁。
技术介绍
随着世界各国对燃油车禁止销售做出最后时间表，电动车和其他新能源汽车的使用越来越多，电动车由于储电能力有限、电池包本身重量很大，因此需要对汽车整体结构进行减重，而传统汽车采用高强钢、铝合金替代低强度钢减重已经接近极限，纤维增强的复合材料因强度高、重量轻是很好的替代材料，采用碳纤维复合材料防撞梁结构重量可以减重30%以上。随着碳纤维成本的降低，纤维增强类复合材料在汽车领域的应用将越来越多。根据防撞梁的受力特点和制造方便，防撞梁大多为矩形截面，为了增加防撞能力，在防撞梁中间增加横档，使截面形状从“口”形变成“日”形，这样的改变材料增加不大，而抗弯截面模量则可以增加很多。根据计算，这样改变以后，单位面积抗弯模量可以增加约20%。另一方面，由于碳纤维复合材料制造过程中，“口”防撞梁容易制造，“日”形防撞梁因中间横档无法很好地成型而变得很难制造，因此提出了本制造方法，既可以提高抗撞击能力，又可以方便成型的制造方法。
技术实现思路
针对量大面广的电动汽车对车身各结构轻量化的要求，又要满足低成本和大批量生产的要求，本技术的目的在于提供一种碳纤维复合材料防撞梁，使截面形状从“口”形变成“日”形，既可以提高抗撞击能力，又可以方便成型的制造方法。本技术采用的技术方案是：本技术包括防撞杆和两个吸能盒；两个吸能盒的上端面分别与防撞杆两端内侧面固接，两个吸能盒的下端面分别与基座固接，防撞杆整体沿长度方向呈弓形分布且两端对称，防撞杆弓形的凸面朝外。所述防撞杆由防撞杆上内衬和防撞杆下内衬上下叠合胶接，其截面形状呈“日”字形框架，“日”字形框架外包覆防撞杆外壳，上内衬和防撞杆下内衬相结合的部位是直角过渡、完全贴合，防撞杆上内衬和防撞杆下内衬的另一侧均是圆角过渡，圆角为R5mm-R50mm。所述防撞杆上内衬和防撞杆下内衬的纤维分布均为：(0°，30°，-30°，0°)x，X是敷设的重复次数，纤维厚度达到设计所需的厚度。所述防撞杆外壳采用纤维布敷设或者缠绕在防撞杆上内衬和防撞杆下内衬叠合在一起的“日”字形框架外面。所述防撞杆外壳的壁厚与防撞杆上内衬和防撞杆下内衬的壁厚为相同或不相同，是根据强度需要设计而定。所述吸能盒材料为铝合金或塑韧好的钢材。本技术具有的有益效果是：1)采用轻质、高强的碳纤维复合材料防撞梁替代传统铝合金或者高强钢防撞梁，重量减轻30%以上；2)由于碳纤维复合材料的可设计性，根据防撞梁受力特点，可以将承受冲击和弯曲等不同性质载荷的位置敷设不同的碳纤维角度和密度，以增强抗冲击能力；3)采用本技术可以将矩形防撞梁内部的横档制造出来，提高防撞梁的抗冲击能力，提高材料的利用率。本技术因重量轻和可大批量生产的特点，可作为各类汽车的前、后防撞梁和其它装置需要防撞的设施。附图说明图1是本技术的结构主视图。图2是图1的A-A剖视图。图3是图2中防撞杆上内衬的截面图。图中：1、防撞杆，2、吸能盒，3、防撞杆上内衬，4、防撞杆下内衬，5、防撞杆外壳具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的说明。如图1、图2、图3所示，本技术包括防撞杆1和两个吸能盒2；两个吸能盒2的上端面分别与防撞杆1两端内侧面固接，两个吸能盒2的下端面分别与基座固接，防撞杆1整体沿长度方向呈弓形分布且两端对称，防撞杆1弓形的凸面朝外。弓形的凸面朝外有利于抗冲击；受到撞击时，防撞杆1首先弹性变形吸收一部分能量；当撞击力很大时，比防撞杆1强度弱的吸能盒发生塑性变形而发生溃缩，吸收极大部分撞击能量，从而起到防撞保护功能。所述防撞杆1由防撞杆上内衬3和防撞杆下内衬4上下叠合胶接，其截面形状呈“日”字形框架，“日”字形框架外包覆防撞杆外壳5，上内衬3和防撞杆下内衬4相结合的部位是直角过渡、完全贴合，防撞杆上内衬3和防撞杆下内衬4的另一侧均是圆角过渡，圆角为R5mm-R50mm。所述防撞杆上内衬3和防撞杆下内衬4的纤维分布均为：(0°，30°，-30°，0°)x，X是敷设的重复次数，纤维厚度达到设计所需的厚度。由于防撞梁的抗撞击能力、强度与纤维分布角度直接相关，本实施方案的这种纤维分布方式在所有纤维分布中具有的有益效果是防撞能力强，制造容易，材料利用率高，因此具有最佳的分布方式。所述防撞杆外壳5采用纤维布敷设或者缠绕在防撞杆上内衬3和防撞杆下内衬4叠合在一起的“日”字形框架外面。所述防撞杆外壳5的壁厚与防撞杆上内衬3和防撞杆下内衬4的壁厚为相同或不相同，是根据强度需要设计而定。本技术的步骤如下：1)根据防撞梁的各部位受载荷的大小、抗冲击能力要求，设计防撞杆内衬和防撞杆外壳的厚度；2)根据防撞杆上内衬3和防撞杆下内衬4的厚度要求，敷设方法及计算X的数值，在内模具上敷设对应的碳纤维层数及相应的角度，达到所需厚度后，合上外模具，在固化炉里80-200℃进行固化，脱模而成；3)将防撞杆上内衬3和防撞杆下内衬4的直角过渡一侧用胶合剂粘结在一起，80-200℃固化后，组成一个矩形组合内衬，去除矩形组合内衬外表面的毛刺和胶水凸起，确保外形平整、光滑和所需的尺寸；4)在矩形组合内衬的外面敷设或者缠绕所需厚度的碳纤维编织布，用模压固化后即完成防撞杆(1)的制造；5)将两个吸能盒2的上端面分别与防撞杆1两端内侧面固接而成。所述吸能盒2材料为铝合金或塑韧好的钢材。除了所述的模压成型方法外，还可以是RTM、热压罐、真空注射树脂成型等成型方法。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维复合材料防撞梁，其特征在于：包括防撞杆(1)和两个吸能盒(2)；两个吸能盒(2)的上端面分别与防撞杆(1)两端内侧面固接，两个吸能盒(2)的下端面分别与基座固接，防撞杆(1)整体沿长度方向呈弓形分布且两端对称，防撞杆(1)弓形的凸面朝外；所述两个吸能盒(2)材料为铝合金或塑韧好的钢材。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维复合材料防撞梁，其特征在于：包括防撞杆(1)和两个吸能盒(2)；两个吸能盒(2)的上端面分别与防撞杆(1)两端内侧面固接，两个吸能盒(2)的下端面分别与基座固接，防撞杆(1)整体沿长度方向呈弓形分布且两端对称，防撞杆(1)弓形的凸面朝外；所述两个吸能盒(2)材料为铝合金或塑韧好的钢材。


2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料防撞梁，其特征在于：所述防撞杆(1)由防撞杆上内衬(3)和防撞杆下内衬(4)上下叠合胶接，其截面形状呈“日”字形框架，“日”字形框架外包覆防撞杆外壳(5)，防撞杆上内衬(3)和防撞杆下内衬(4)相结合的部位是直角过渡、完全贴合，防撞杆上内衬(3)和防撞杆下内衬(4)的另一侧均是圆角过渡，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑传祥，毛义华，张卫平，苏航，林娇，窦丹阳，
申请(专利权)人：浙江大学滨海产业技术研究院，浙江大学，
类型：新型
国别省市：天津;12