一种制备蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种制备蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘的装置和方法，该装置包括连接有压力系统的热压罐，与该热压罐连通的树脂收集罐，与该热压罐的气源通过管道连通的树脂罐，热压罐内设有一试验台，一加热单元，通过该装置实现的热压罐法和真空导入工艺制备的蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘有效节省了材料，明显减轻了重量，且具有优异的力学性和减震吸能性。

Device and method for preparing honeycomb structure resin matrix composite battery tray

The invention discloses a device and a method for preparing a honeycomb structure resin matrix composite battery tray. The device comprises a hot pressing tank connected with a pressure system, a resin collecting tank connected with the hot pressing tank, a resin tank connected with the gas source of the hot pressing tank through a pipeline, and a test bench and a heating unit in the hot pressing tank. The honeycomb structure resin matrix composite battery tray prepared by the hot-pressing tank method and vacuum induction process realized by the device can effectively save materials, significantly reduce weight, and has excellent mechanical properties and shock absorption.

【技术实现步骤摘要】
一种制备蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘的装置和方法
本专利技术涉及一种制备蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘的装置和方法。
技术介绍
在节能减排大背景下，如何有效地降低汽车能耗是当今各个汽车厂商所面临的重要问题，同时电动汽车的推广使用和轻量化密切相关，是汽车厂商重点关注的方向。在CN206679475U《电池托盘和车辆》中，电池托盘由上托盘、中框架和下托盘三部分组成，其中上托盘由上托盘本体和上托盘骨架组成，均为玻璃纤维或碳纤维增强树脂复合件，上托盘本体和上托盘骨架为一体成型件；中框架位于上托盘的下方且被固定，包括:框架本体和框架横梁，均由铝合金或镁合金材料组成，上托盘和中框架通过铆接和/或粘接的方式固定；下托盘为纤维增强树脂复合件，下托盘与中框架粘接固定。其相较于纯金属电池托盘质量减重效果明显。在CN107706330A《一种多规格电池可同用电池托盘》中，电池托盘由筐体、档条、卡托组成，框体侧面开有10个大型类椭圆形孔洞。档条通过螺栓固定在筐体底部，限位框档条上设有垂直于档条的横挡，由档条和横档分割的区域为电池安装槽。大型类椭圆形孔洞的出现不利于电池防火的需求，虽然在一定程度上减少了电池托盘的质量，但壁面孔洞的出现会减弱侧围的强度。碳纤维增强树脂基复合材料由高体积分数的碳纤维和树脂体系复合而成，具有高强、质轻、耐腐蚀等，热压罐成型则是开发和应用复合材料成型工艺中的一种，将热压罐成型工艺和真空导入工艺结合制备电池托盘，大体过程是将碳纤维布铺层和铺层间放置蜂窝结构的坯体用真空袋密封在模具上抽真空并注胶，将其置于热压罐中，经过升温、加压、保温、降温和卸压的过程，从而得到所需形状和质量状态的成品。蜂窝结构由上、中、下三层组成，其中上、下两层为蒙皮，中间层呈六边形镂空状，为蜂窝夹芯。蒙皮和蜂窝夹芯之间为薄膜，相互之间通过胶粘接，如图1所示为胶粘蜂窝结构。
技术实现思路
针对
技术介绍
所涉及的问题，本专利技术提出了一种制备蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘的装置和方法。本专利技术可通过以下技术方案予以实现：本专利技术的一种制备蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘的装置，包括连接有压力系统的热压罐，与该热压罐连通的树脂收集罐，与该热压罐的气源通过管道连通的树脂罐，所述热压罐内设有一试验台，该试验台的一侧设有一加热单元。其中，所述热压罐的气源和树脂罐之间的管道上设有截止阀一、调压阀一和压力显示器；所述树脂罐的外壁装有加热控制、搅拌和液位显示三个控制单元。其中，所述树脂收集罐通过管道连通一真空泵，该管道上设有调压阀二。其中，所述树脂收集罐与热压罐之间的管道上设有截止阀二。其中，所述热压罐的一端设有一正对所述加热单元的风扇。本专利技术还提出一种利用以上所述的装置实现的制备蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘的方法，所述电池托盘包括侧围、底板和加强筋，其中所述侧围或底板的制备方法为：1)将电池托盘单面刚性模具固定于所述试验台上，并在该模具内表面涂覆脱模剂；2)将含有空隙的隔离材料、碳纤维布、蜂窝结构、含有空隙的隔离材料、透气毡和加压板依次铺贴在所述模具上；3)将与所述树脂罐的管道连通的树脂注入管路出口和树脂流出管路入口连接好；4)开启热压罐使其稳定在某一温度，并调节真空泵的抽力使真空度达到一预设值，然后开始将树脂罐升温值规定的温度开始注射树脂；5)注射完毕，将多余的树脂挤入所述树脂收集罐，并进行热压罐升温使所得的毛坯件固化；6)在所述侧围坯件上表面钻孔，镶嵌镁铝合金轴套。其中所述加强筋的制备方法如以上所述步骤1)-5)，但所述步骤2)中为含有空隙的隔离材料一、碳纤维布、含有空隙的隔离材料二、透气毡和加压板依次铺贴在所述模具上；将以上制备好的所述侧围、底板和加强筋相互铆接后再胶接一起，并在表面喷漆，即制得所述蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘。其中，所述步骤2)具体为在所述模具内表面铺设含有空隙的隔离材料一；在所述隔离材料一表面铺设多层碳纤维纤维布；将属于电池托盘侧围的蜂窝结构放入所述多层碳纤维纤维布形成的凹槽内，并将多层碳纤维纤维布包覆蜂窝结构上表面，并剪去裸露在所述模具外边缘多余碳纤维布；所述多层碳纤维纤维布表面铺设含有空隙的隔离材料二；在隔离材料二上表面铺设吸胶布和透气毡；所述透气毡上方为加压板装；加压板上面设置一沿着所述模具表面或周边密封的内袋，内袋上为一真空袋。其中，所述步骤3)具体为将树脂注入管路出口与真空袋侧面接口相连接，接口处密封；树脂注入管路出口延伸至所述隔离材料二的下表面，树脂流出管路入口与所述模具底部相连，接口处密封。其中，所述步骤4)具体为开启热压罐使其稳定在180-200℃，关闭截止阀一，打开截止阀二和调压阀，启动真空泵，调节真空泵的抽力，当真空度达到0.2-0.5MPa后，检查所述模具气密性，检查真空度是否维持不变；若气密性良好，继续抽真空，使其达到0.05-0.08MPa，将树脂放入所述树脂罐，升温至200℃-250℃，搅拌，保温，打开调压阀接通压力气源，打开截止阀一开始注射，且在注射过程中观察树脂液位变化，不允许压力空气进入所述模具腔内。其中，所述步骤5)具体为注射完毕后关闭所述截止阀一和调压阀，调节所述热压罐压力系统，增大所述热压罐内的压力挤出纤维布铺层内多余的树脂，多余的树脂被挤入所述树脂收集罐内，挤到热压罐内压力为2-3MPa，真空泵抽真空度为0.05-0.08MPa后关闭所述截止阀二、节流阀和真空泵，所述热压罐继续进行升温，升到230-250℃后进入保温过程，在保温过程使得毛坯件固化，2-4h后降温和卸压，从而得到所需要形状和质量状态侧围坯件或底板坯件。由于采用以上技术方案，本专利技术具有以下有益效果：1)本专利技术采用了蜂窝结构，因为蜂窝结构不是连续材料而是多孔材料，故而蜂窝结构整体密度很小，可以有效地节省材料，对减轻电池托盘重量非常重要。2)本专利技术具有优异的力学性和减震吸能性。因为蜂窝结构具有很好的抗弯性能和较大的屈曲承载能力以及比强度，同时蜂窝夹芯由多个蜂窝胞元组成，蜂窝结构犹如多个工字梁聚集在一起，能承受来自各方向的压力，有效的吸收能量，减少震动。附图说明下面根据附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明：图1为胶贴蜂窝结构示意图；图2为本专利技术的装置结构示意图；图3为本专利技术中材料铺贴顺序示意图；图4为本专利技术中电池托盘侧围蜂窝夹芯示意图；图5为本专利技术中电池托盘底板单面刚性模具示意图；图6为本专利技术中电池托盘底板蜂窝夹芯示意图；图7为本专利技术中电池托盘侧围单面刚性模具示意图；图8为本专利技术制备的电池托盘结构示意图；图9为另一种电池托盘模具；图10为根据图9制作的电池托盘结构示意图。图中：1，风扇；2，加热单元；3，树脂注入管路；4，电池托盘侧围；5，电池托盘侧围单面刚性模具；6，试验台；7，树脂流出管路；8，热压罐；9，真空袋；10，压力系统；11，截止阀二；12，调压阀二；13，树脂收集罐；14，真空泵；15，截止阀一；16，树脂罐；17，调压阀一A-加压板；B-透气毡；C-隔离材料二；D-蜂窝结构；E-碳纤维布；F-隔离材料一。具体实施方式如图2所示，本专利技术的一种制备蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘的装置，包括连接有压力系统10的热压罐8，与该热压罐8连通的树脂收集罐13，与该热压罐的气源通过管道连通的树脂罐16，热压罐8内设有试验台本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘的装置，其特征在于：包括连接有压力系统的热压罐，与该热压罐连通的树脂收集罐，与该热压罐的气源通过管道连通的树脂罐，所述热压罐内设有一试验台，该试验台的一侧设有一加热单元。

【技术特征摘要】
1.一种制备蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘的装置，其特征在于：包括连接有压力系统的热压罐，与该热压罐连通的树脂收集罐，与该热压罐的气源通过管道连通的树脂罐，所述热压罐内设有一试验台，该试验台的一侧设有一加热单元。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述热压罐的气源和树脂罐之间的管道上设有截止阀一、调压阀一和压力显示器；所述树脂罐的外壁装有加热控制、搅拌和液位显示三个控制单元。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述树脂收集罐通过管道连通一真空泵，该管道上设有调压阀二。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述树脂收集罐与热压罐之间的管道上设有截止阀二。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述热压罐的一端设有一正对所述加热单元的风扇。6.一种利用权利要求5所述的装置实现的制备蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘的方法，所述电池托盘包括侧围、底板和加强筋，其特征在于：其中所述侧围或底板的制备方法为：1)将电池托盘单面刚性模具固定于所述试验台上，并在该模具内表面涂覆脱模剂；2)将含有空隙的隔离材料、碳纤维布、蜂窝结构、含有空隙的隔离材料、透气毡和加压板依次铺贴在所述模具上；3)将与所述树脂罐的管道连通的树脂注入管路出口和树脂流出管路入口连接好；4)开启热压罐使其稳定在某一温度，并调节真空泵的抽力使真空度达到一预设值，然后开始将树脂罐升温值规定的温度开始注射树脂；5)注射完毕，将多余的树脂挤入所述树脂收集罐，并进行热压罐升温使所得的毛坯件固化；6)在所述侧围坯件上表面钻孔，镶嵌镁铝合金轴套,其中所述加强筋的制备方法如以上所述步骤1)-5)，但所述步骤2)中为含有空隙的隔离材料一、碳纤维布、含有空隙的隔离材料二、透气毡和加压板依次铺贴在所述模具上；将以上制备好的所述侧围、底板和加强筋相互铆接后再胶接一起，并在表面喷漆，即制得所述蜂窝结构树脂基复合材料电池托盘。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丹，李爱军，贾林涛，邵忠，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31