树脂纤维复合材料车门防撞构件制备方法、与车门连接方法技术

本发明专利技术提出一种树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法、以及与车门内板的连接方法，通过将热塑性树脂和碳纤维织物预浸加工成单向预浸片材，并按照能够保证防撞强度和耐高温性能的最佳铺层方案铺叠热压形成热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材，最后经模具热压形成车门防撞构件，同时创新地采用胶粘和机械混合连接方式将车门防撞构件紧固连接到车门内板上，首次实现了树脂纤维复合材料在车门防撞构件上的应用，并且所制得的车门防撞构件具有较高的抗拉强度、较强的耐高温性能和与车门间的较高连接强度，同时在不牺牲汽车安全性能的前提下，大大降低了汽车重量，同时提高了汽车的NVH性能，具有广阔的市场推广使用前景。

【技术实现步骤摘要】
树脂纤维复合材料车门防撞构件制备方法、与车门连接方法
本专利技术属于汽车零部件制造领域，具体涉及车门防撞构件的制备方法和连接方式，特别是一种树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法、及其与车门内板的连接方法。
技术介绍
轻量化目前已经成为世界汽车发展的潮流。汽车轻量化就是在保证汽车的强度和安全性能前提下，尽可能的降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。碳纤维复合材料是实现汽车轻量化的一种选择。随着碳纤维成本的下降以及加工工艺的提升，碳纤维复合材料在汽车中的应用也已从赛车及豪华车逐渐转向到普通量产车型上，目前的研究热点是针对碳纤维复合材料的特点，加快碳纤维复合材料在汽车零部件领域的应用。车门防撞构件是指防撞杆、防撞板等加装在车门内板上的横梁结构，以加强车辆侧面结构强度。车门防撞构件的主要作用是：当车门受到侧向撞击时，降低车门变形程度，减少侧碰对车内乘员的伤害。目前的车门防撞构件基本上都是使用高强度的钢板，虽然强度高、耐撞击变形，但是具有以下缺点：质量较重，非常不利于整车轻量化的设计，抗腐蚀性差，严重影响使用寿命。目前也有提出直接使用碳纤维材料作为车门防撞构件的方案，但是目前碳纤维材料取代钢材料在车门防撞构件上的应用存在以下技术问题：作为防撞构件的碳纤维材料强度及延伸率较低、碳纤维材料防撞构件与车门内板的连接强度很差、碳纤维材料耐高温性能差，无法满足车身涂装的高温烘烤，这些缺陷严重的限制了碳纤维材料在车门防撞构件中的应用。
技术实现思路
本专利技术基于上述现有技术问题，创新的提出一种树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法、以及与车门内板的连接方法，通过将热塑性树脂和碳纤维织物预浸加工成单向预浸片材，并按照能够保证防撞强度和耐高温性能的最佳铺层方案铺叠热压形成热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材，最后经模具热压形成车门防撞构件，同时创新地采用胶粘和机械混合连接方式将车门防撞构件紧固连接到车门内板上，首次实现了树脂纤维复合材料在车门防撞构件上的应用，并且所制得的车门防撞构件具有较高的抗拉强度、较强的耐高温性能和与车门间的较高连接强度，同时在不牺牲汽车安全性能的前提下，大大降低了汽车重量，同时提高了汽车的NVH性能，具有广阔的市场推广使用前景。本专利技术解决所述技术问题所采取的技术方案如下：一种树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，包括以下步骤：步骤一，制备热塑性树脂-碳纤维织物单向预浸片材，将热塑性树脂和碳纤维织物通过熔融浸渍法、粉末浸渍法或混合编织法制得单向预浸片材，并保证碳纤维织物在单向预浸片材中的体积比为50-60%，且所制得的热塑性树脂-碳纤维织物单向预浸片材具有固定取向方向；步骤二，制备热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材，将步骤一中制得的热塑性树脂-碳纤维织物单向预浸片材按照铺层方案[0/90/+45/-45]2s铺叠在一起，并将第一层单向预浸片材的取向方向选择为沿着整个树脂纤维复合材料车门防撞构件的对称轴线方向，然后在315℃-325℃的温度条件下热压成型，冷却后制得热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材；步骤三，制备树脂纤维复合材料车门防撞构件，将步骤二制得的热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材加热软化后放入加热的车门防撞构件模具中，通过快速热压成型制得树脂纤维复合材料车门防撞构件。进一步的根据本专利技术所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其中步骤一具体包括：（1）、将热塑性树脂和碳纤维织物共同经理纱装置处理，保持取向一致；（2）、采用熔融浸渍法制备单向预浸片材，将热塑性树脂和碳纤维织物共同通过加热温度保持在310-330℃的加热辊，使热塑性树脂受热变为熔融状态并浸渍于碳纤维织物之上，冷却后制得热塑性树脂-碳纤维织物单向预浸片材，且保证碳纤维织物的厚度占单向预浸片材总厚度的50-60%；（3）、采用切割设备将热塑性树脂-碳纤维织物单向预浸片材切割成合适尺寸。进一步的根据本专利技术所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其中所述加热辊的加热温度保持在320℃，所述碳纤维织物的厚度占单向预浸片材总厚度的53%。进一步的根据本专利技术所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其中步骤二中所述的铺层方案[0/90/+45/-45]2s具体展开为[0/90/+45/-45/0/90/+45/-45/-45/+45/90/0/-45/+45/90/0]，各层单向预浸片材的具体铺叠过程为：将第一层单向预浸片材的取向方向定为0°角方向，第二层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成90°，第三层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成+45°，第四层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成-45°，第五层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成0°，第六层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成90°，第七层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成+45°，第八层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成-45°，第九层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成-45°，第十层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成+45°，第十一层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成90°，第十二层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成0°，第十三层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成-45°，第十四层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成+45°，第十五层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成90°，第十六层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成0°。进一步的根据本专利技术所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其中步骤二中，通过双钢带压机对铺叠的单向预浸片材组进行热压成型；所制得的热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材在室温下的拉伸强度大于320MPa、弹性模量大于35GPa。进一步的根据本专利技术所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其中步骤三中所述车门防撞构件模具中的模具型芯采用H13模具钢，脱模顶杆采用SKD61工具钢，导柱采用高合金钢Cr12。进一步的根据本专利技术所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其中还包括步骤四，对步骤三制得树脂纤维复合材料车门防撞构件进行后处理，包括在树脂纤维复合材料车门防撞构件端部加工机械连接孔，并对树脂纤维复合材料车门防撞构件接触车门内板的表面进行打磨清洗。进一步的根据本专利技术所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其中所述的热塑性树脂选自聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚酮、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚砜中的一种或多种；所述的碳纤维织物选自平纹织物、斜纹织物、缎纹织物、单向织物、多轴向经编织物中的一种或多种；所制得的树脂纤维复合材料车门防撞构件整体具有长条形或“Y”型结构，横截面为“D”型或“M”型结构。根据本专利技术所述制备方法制得的树脂纤维复合材料车门防撞构件在车门内板上的连接方法，包括以下步骤：步骤一，对树脂纤维复合材料车门防撞构件与车门内板接触的表面进行打本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，制备热塑性树脂‑碳纤维织物单向预浸片材，将热塑性树脂和碳纤维织物通过熔融浸渍法、粉末浸渍法或混合编织法制得单向预浸片材，并保证碳纤维织物在单向预浸片材中的体积比为50‑60%，且所制得的热塑性树脂‑碳纤维织物单向预浸片材具有固定取向方向；步骤二，制备热塑性树脂‑碳纤维织物复合材料层合板材，将步骤一中制得的热塑性树脂‑碳纤维织物单向预浸片材按照铺层方案[0/90/+45/‑45]2s铺叠在一起，并将第一层单向预浸片材的取向方向选择为沿着整个树脂纤维复合材料车门防撞构件的对称轴线方向，然后在315℃‑325℃的温度条件下热压成型，冷却后制得热塑性树脂‑碳纤维织物复合材料层合板材；步骤三，制备树脂纤维复合材料车门防撞构件，将步骤二制得的热塑性树脂‑碳纤维织物复合材料层合板材加热软化后放入加热的车门防撞构件模具中，通过快速热压成型制得树脂纤维复合材料车门防撞构件。

【技术特征摘要】
1.一种树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，制备热塑性树脂-碳纤维织物单向预浸片材，将热塑性树脂和碳纤维织物通过熔融浸渍法、粉末浸渍法或混合编织法制得单向预浸片材，并保证碳纤维织物在单向预浸片材中的体积比为50-60%，且所制得的热塑性树脂-碳纤维织物单向预浸片材具有固定取向方向；步骤二，制备热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材，将步骤一中制得的热塑性树脂-碳纤维织物单向预浸片材按照铺层方案[0/90/+45/-45]2s铺叠在一起，并将第一层单向预浸片材的取向方向选择为沿着整个树脂纤维复合材料车门防撞构件的对称轴线方向，然后在315℃-325℃的温度条件下热压成型，冷却后制得热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材；其中所述铺层方案[0/90/+45/-45]2s具体展开为[0/90/+45/-45/0/90/+45/-45/-45/+45/90/0/-45/+45/90/0]，各层单向预浸片材的具体铺叠过程为：将第一层单向预浸片材的取向方向定为0°角方向，第二层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成90°，第三层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成+45°，第四层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成-45°，第五层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成0°，第六层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成90°，第七层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成+45°，第八层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成-45°，第九层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成-45°，第十层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成+45°，第十一层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成90°，第十二层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成0°，第十三层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成-45°，第十四层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成+45°，第十五层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成90°，第十六层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成0°；步骤三，制备树脂纤维复合材料车门防撞构件，将步骤二制得的热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材加热软化后放入加热的车门防撞构件模具中，通过快速热压成型制得树脂纤维复合材料车门防撞构件。2.根据权利要求1所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其特征在于，其中步骤一具体包括：（1）、将热塑性树脂和碳纤维织物共同经理纱装置处理，保持取向一致；（2）、采用熔融浸渍法制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：宣善勇，张道理，张静，方舟，唐少俊，
申请(专利权)人：奇瑞汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34