一种复合材料结构汽车B柱的制作方法

本实用新型涉及汽车零部件制造技术领域，具体为一种复合材料结构汽车B柱。

背景技术：

随着环保政策的日趋严格，汽车行业面临着迫切的轻量化需求，目前对汽车轻量化研究的逐步加深，材料和结构上的轻量化手段层出不穷，如何在充分利用现有材料和工艺的基础上，通过优化设计的方法最大限度地实现汽车轻量化是一个很大的挑战。目前，实现车身轻量化的主要途径包括车身结构的优化设计和使用轻量化材料。随着对复合材料的研究日趋成熟，复合材料在汽车上的应用取得了很大进展，采用碳纤维复合材料被认为是目前轻量化最有前景的手段之一。但目前复合材料在汽车承载结构件上的较少。

汽车B柱是组成车身骨架的重要结构件。在侧面碰撞中，合理的B柱结构和变形模式对提高侧面结构的耐撞性至关重要，其侵入速度、侵入量和侵入形态是直接关系乘员安全的主要因素。现有的B柱通常为全钢材结构，一般采用高强度钢内部加强板和外板通过点焊连接的结构模式，并通过提高板件厚度和增加加强筋提高整体结构耐撞性，这就使得B柱结构重量较大，难以符合当前汽车轻量化趋势。

为解决上述问题，实用新型名称为一种汽车B柱加强板总成，公开号为CN106608287A的专利申请中，提出了一种应用于汽车车身零部件技术领域的汽车B柱加强板总成，所述的汽车B柱加强板总成的支撑外板设置为由碳纤维材料制成的结构，加强内板设置为由钢板材料制成的结构，支撑外板和加强内板固定连接在一起，所述的汽车B柱加强板总成固定在汽车车身上，本实用新型的汽车B柱加强板总成，在一定程度上提高了汽车B柱的整体强度，但其在汽车发生碰撞时，碳纤维材料位于外面直接发生碰撞，易产生断裂，容易对人体造成伤害，安全性能低。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种结构简单、重量轻、强度高、碰撞吸能性能好及安全性能好的复合材料结构汽车B柱。

本实用新型可以通过以下技术方案来实现：

一种复合材料结构汽车B柱，包括金属外板、碳纤维加强板、泡沫铝缓冲板和金属内板，所述碳纤维加强板和泡沫铝缓冲板填充在金属外板和内板之间，所述碳纤维加强板位于泡沫铝缓冲板的上方。具体地，所述碳纤维加强板位于金属外板内侧上端，所述泡沫铝缓冲板位于金属外板内侧下端。本实用新型复合材料结构汽车B柱提供了一种通过在内、外设置金属外板和金属内板，在金属内板和金属外板之间设置碳纤维加强板和泡沫铝缓冲板的技术方案。将碳纤维加强板设置在内外金属板之间，一方面有效提升B柱的强度性能，提高了碰撞性能，另一方面，在汽车发生碰撞时，有效避免了直接将碳纤维加强板碰断裂的情况，金属板在外部的设置，碰撞时，由于内部碳纤维加强板的支撑和强度加强，金属外板在碰撞时至多会发生弯曲，不会对人体造成伤害，有效确保汽车驾乘人员的安全。将碳纤维加强板设置在内外金属板之间，取代传统全钢材结构的B柱，有效减轻了B柱的重量，使B柱向轻型化发展成为了可能。碳纤维加强板下方泡沫铝缓冲板的设置，在汽车发生碰撞时，有效提升了汽车碰撞的吸能性能。

进一步地，所述金属外板内侧上端依次铺贴有胶膜层和碳纤维预浸层，所述碳纤维加强板置于碳纤维预浸层上通过共固化成型工艺与金属外板成型为一体化结构。所述金属外板内侧上端依次铺贴有胶膜层和碳纤维预浸层的设置，用于放置碳纤维加强板，并通过共固化成型工艺与金属外板成型为一体化结构，一方面有效保证了碳纤维加强板与金属外板连接的牢固性能，另一方面有效提升了金属外板的强度性能，进而提升了B柱的抗碰撞性能。

进一步地，所述金属外板内侧设有碳纤维加强板的下方通过胶粘接连接有泡沫铝缓冲板，所述泡沫铝缓冲板与金属外板内侧粘接后再通过胶粘连接与金属内板粘接在一起，有效确保金属外板、泡沫铝缓冲板及金属内板三者之间连接的稳固和牢固性。所述泡沫铝缓冲板分别与金属内板和金属外板型面贴合粘接，有效确保B柱的碰撞吸能性能。

进一步地，所述泡沫铝缓冲板为T形缓冲板，形状与金属内板和金属外板贴合处相吻合，提升贴合的紧密度和稳定性。

进一步地，所述泡沫铝缓冲板的泡沫铝密度为0.1~1.1g/cm³，确保泡沫铝缓冲板的缓冲吸能性能达到最优。

进一步地，所述碳纤维预浸层填充材料为碳纤维预浸料，所述碳纤维预浸料为单向、平纹、斜纹或多轴向预浸料中的一种或多种混合。

进一步地，所述共固化成型工艺为模压成型、真空袋压成型或热压罐成型中的一种。

本实用新型复合材料结构汽车B柱及其制备方法，具有如下的有益效果：

第一、安全性能好，将碳纤维加强板设置在内外金属板之间，一方面有效提升B柱的强度性能，提高了碰撞性能，另一方面，在汽车发生碰撞时，有效避免了直接将碳纤维加强板碰断裂的情况，金属板在外部的设置，碰撞时，由于内部碳纤维加强板的支撑和强度加强，金属外板在碰撞时至多会发生弯曲，不会对人体造成伤害，有效确保汽车驾乘人员的安全；

第二、重量轻，将碳纤维加强板设置在内外金属板之间，取代传统全钢材结构的B柱，有效减轻了B柱的重量，使B柱向轻型化发展成为了可能；

第三、碰撞吸能性能好，碳纤维加强板下方泡沫铝缓冲板的设置，在汽车发生碰撞时，有效提升了汽车碰撞的吸能性能；

第四、连接牢固，结构稳定性好，通过共固化和胶粘连接灵活性好，而且连接牢固，稳定性好；

第五、结构简单，本实用新型复合材料结构汽车B柱主要由金属外板、金属内板以及设置在金属内、外板之间的碳纤维加强板和泡沫铝缓冲板构成，其零部件构成少，结构简单。

附图说明

附图1为本实用新型复合材料结构汽车B柱的层结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合实施例及附图对本实用新型产品作进一步详细的说明。

如图1所示，一种复合材料结构汽车B柱，包括金属外板1、碳纤维加强板2、泡沫铝缓冲板3和金属内板4，所述碳纤维加强板2和泡沫铝缓冲板3填充在金属外板1和内板之间，所述碳纤维加强板2位于泡沫铝缓冲板3的上方。具体地，所述碳纤维加强板2位于金属外板1内侧上端，所述泡沫铝缓冲板3位于金属外板1内侧下端。本实用新型复合材料结构汽车B柱提供了一种通过在内、外设置金属外板1和金属内板4，在金属内板4和金属外板1之间设置碳纤维加强板2和泡沫铝缓冲板3的技术方案。将碳纤维加强板2设置在内外金属板之间，一方面有效提升B柱的强度性能，提高了碰撞性能，另一方面，在汽车发生碰撞时，有效避免了直接将碳纤维加强板2碰断裂的情况，金属板在外部的设置，碰撞时，由于内部碳纤维加强板2的支撑和强度加强，金属外板1在碰撞时至多会发生弯曲，不会对人体造成伤害，有效确保汽车驾乘人员的安全。将碳纤维加强板2设置在内外金属板之间，取代传统全钢材结构的B柱，有效减轻了B柱的重量，使B柱向轻型化发展成为了可能。碳纤维加强板2下方泡沫铝缓冲板3的设置，在汽车发生碰撞时，有效提升了汽车碰撞的吸能性能。

如图1所示，所述金属外板1内侧上端依次铺贴有胶膜层和碳纤维预浸层，所述碳纤维预浸层填充材料为碳纤维预浸料，所述碳纤维预浸料为单向、平纹、斜纹或多轴向预浸料中的一种或多种混合。所述碳纤维加强板2置于碳纤维预浸层上通过共固化成型工艺与金属外板1成型为一体化结构，所述共固化成型工艺为模压成型、真空袋压成型或热压罐成型中的任一种。所述金属外板1内侧上端依次铺贴有胶膜层和碳纤维预浸层的设置，用于放置碳纤维加强板2，并通过共固化成型工艺与金属外板1成型为一体化结构，一方面有效保证了碳纤维加强板2与金属外板1连接的牢固性能，另一方面有效提升了金属外板1的强度性能，进而提升了B柱的抗碰撞性能。

如图1所示，所述金属外板1内侧设有碳纤维加强板2的下方通过胶粘接连接有泡沫铝缓冲板3，所述泡沫铝缓冲板3与金属外板1内侧粘接后再通过胶粘连接与金属内板4粘接在一起，有效确保金属外板1、泡沫铝缓冲板3及金属内板4三者之间连接的稳固和牢固性。所述泡沫铝缓冲板3分别与金属内板4和金属外板1型面贴合粘接，有效确保B柱的碰撞吸能性能。所述泡沫铝缓冲板3为T形缓冲板，形状与金属内板4和金属外板1贴合处相吻合，提升贴合的紧密度和稳定性。所述泡沫铝缓冲板3的泡沫铝密度为0.1~1.1g/cm³，确保泡沫铝缓冲板3的缓冲吸能性能达到最优。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本实用新型；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时，凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。