一种碳纤维汽车缓冲梁及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及复合材料制备汽车零部件技术领域，特别涉及一种碳纤维汽车缓冲梁及其制造方法。
【背景技术】
[0002]目前，制造轿车保险杠横梁的材料一般为金属材料(如高强度钢、铝合金、镁合金等)，大多数保险杠用的是防撞钢梁。而目前随着轻量化的发展趋势，轻金属和非金属材料也开始应用在汽车保险杠上，如GMT材料保险杠已在韩国现代、福特公司批量装配并且有很好的效果。近年来，碳纤维复合材料的优势被人们看好，如碰撞吸能性好。碳纤维复合材料是汽车金属材料最理想的替代材料，在碰撞中对能量的吸收率是铝和钢的4?5倍，减轻车身质量的同时还能保证不损失强度或刚度，保持防撞性能，极大地降低了轻量化带来的汽车安全系数降低的风险。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题之一在于针对现有金属材料制成的汽车缓冲梁所存在的问题而提供一种轻量化、高强度的碳纤维汽车缓冲梁。
[0004]本发明所要解决的技术问题之二在于提供上述碳纤维汽车缓冲梁制造方法。
[0005]本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现:
[0006]一种碳纤维汽车缓冲梁，其特征在于，包括泡沫夹心和预埋件，在所述泡沫夹心和预埋件上包覆有碳纤维布增强树脂基复合材料。
[0007]在本发明的一个优选实施例中，所述碳纤维汽车缓冲梁为碳纤维汽车保险杆，所述碳纤维汽车保险杆包括第一抵抗变形区域、第二抵抗变形区域、第一低速碰撞吸能区域、第二低速碰撞吸能区域、第一背板安装区域、第二背板安装区域，其中第二抵抗变形区域位于所述第一抵抗变形区域的背面，第一低速碰撞吸能区域和第二低速碰撞吸能区域位于所述第一抵抗变形区域的两端，第一背板安装区域和第二背板安装区域位于所述第二抵抗变形区域的两端并分别位于所述第一低速碰撞吸能区域和第二低速碰撞吸能区域的背面；其中第一抵抗变形区域的碳纤维布增强树脂基复合材料厚度为2.5mm，第二抵抗变形区域的碳纤维布增强树脂基复合材料厚度为3.0mm，保证碳纤维汽车缓冲梁系统碰撞中不发生整体失效；第一低速碰撞吸能区域、第二低速碰撞吸能区域的碳纤维布增强树脂基复合材料厚度为3.5mm，增强碳纤维汽车缓冲梁系统抵抗压缩载荷的能力；第一背板安装区域、第二背板安装区域的碳纤维布增强树脂基复合材料厚度为为6.0mm，保证碳纤维汽车缓冲梁系统的强度性能。
[0008]上述碳纤维汽车缓冲梁的制造方法，具体包括如下步骤:
[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脱模剂；
[0011]2)铺设第一碳纤维布层
[0012]在下模的型腔表面上铺设碳纤维布，形成第一碳纤维布层；
[0013]3)泡沫夹芯、预埋件放置
[0014]在第一碳纤维布层上放置泡沫夹芯和预埋件；
[0015]4)铺设第二碳纤维布层
[0016]在泡沫夹芯和预埋件上铺设碳纤维布形成第二碳纤维布层，第二碳纤维布层与第一碳纤维布层一起将所述泡沫夹芯和预埋件包裹住；
[0017]5)合模
[0018]将上模合在下模上；
[0019]6)导入树脂
[0020]将含固化剂的树脂导入所述上模和下模内，含固化剂的树脂的导入质量与碳纤维布的质量之比为I?1.5: I?1.2 ;
[0021]7)固化及脱模
[0022]将模具送入固化罐内进行固化，固化温度为50?60°C，固化时间为1.5?2.5h，固化完成后，取出模具冷却至常温，打开上模，将所成型的碳纤维汽车缓冲梁坯件从下模内取出；
[0023]8)修边、开孔
[0024]依据图纸设定的尺寸及开孔位置，对碳纤维汽车缓冲梁坯件从下模内取出进行修改并开孔，最后制得碳纤维汽车缓冲梁。
[0025]在本发明的一个优选实施例中，步骤2)和步骤4)中的碳纤维布选自T300 3K平纹布，其拉伸强度3.5GPa，拉伸模量230GPa。
[0026]在本发明的一个优选实施例中，步骤3)中的泡沫夹芯采用EPP30泡沫制成。其具有质轻，比强度高，高回弹性，耐冲击，耐腐蚀，不易破损，价格低廉等优点，现已广泛应用于汽车保险杠。
[0027]在本发明的一个优选实施例中，步骤5)中的树脂采用Hunsman环氧树脂，固化剂采用与之配套的固化剂。所述Hunsman环氧树脂Tg可调范围大，耐腐蚀性、耐老化性优异，适于真空灌注，模压，拉挤成型工艺。
[0028]由于采用了如上的技术方案，本发明的碳纤维汽车缓冲梁与现有技术相比，具有如下优点:
[0029]I)轻量化:原结构铝合金梁为2.66kg,现有结构2.077kg,减重21.92%。
[0030]2)满足拖钩与车身连接处强度标准:SMTC 4500010拖钩与车身连接处强度分析标准。
[0031]3)按照GB17345-1988标准汽车前/后端保护装置、RCAR低速碰撞测试，排气结构、动力系统、悬架系统均没有损坏，测试结果满足要求。
【附图说明】
[0032]图1为本发明的碳纤维汽车保险杆结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]参见图1，图中给出的碳纤维汽车保险杆包括泡沫夹心和预埋件，在所述泡沫夹心和预埋件上包覆有碳纤维布增强树脂基复合材料。
[0034]该碳纤维汽车保险杆包括第一抵抗变形区域100、第二抵抗变形区域200、第一低速碰撞吸能区域300、第二低速碰撞吸能区域400、第一背板安装区域500、第二背板安装区域600，其中第二抵抗变形区域200位于第一抵抗变形区域100的背面，第一低速碰撞吸能区域300和第二低速碰撞吸能区域400位于第一抵抗变形区域100的两端，第一背板安装区域500和第二背板安装区域600位于第二抵抗变形区域200的两端并分别位于第一低速碰撞吸能区域300和第二低速碰撞吸能区域400的背面；其中第一抵抗变形区域的碳纤维布增强树脂基复合材料厚度为2.5mm，第二抵抗变形区域的碳纤维布增强树脂基复合材料厚度为3.0_，保证碳纤维汽车缓冲梁系统碰撞中