一种红外加热压塑成型纤维增强复合座椅侧板的制备方法与流程

本发明涉及一种汽车座椅侧板的制备方法，特别是涉及一种红外加热压塑成型纤维增强复合座椅侧板的制备方法。

背景技术：

随着汽车轻量化的不断发展，越来越多的汽车零件将被可以满足要求且更轻的零件或者结构所替代，鉴于连续纤维增强热塑性复合材料高强度以及热塑性的特点，其在汽车轻量化领域的应用前景较好。连续纤维增强热塑性复合材料用来作为强度、刚度、抗拉伸较弱的塑料产品的增强部分可以使零件的性能增强到满足对应产品在汽车零部件及整车测试中的试验要求。现有的采用连续纤维增强热塑性复合材料作为增强部分的注塑方法是首先将连续纤维增强热塑性复合材料的片材进行加热软化后用夹具夹持片材挂置到模具定模上，再控制模具动模合模后注塑模压成型。在制备过程中，遇到的最大问题有两点，一是挂置片材时，由于加热后的片材较软，加上夹具移动过程中加速度的影响，生产中可能会发生片材破损，掉落，位置偏移的情况，并且夹具本身在运动过程中存在一些微小的震动，挂置软化的片材可能会发生变形；二是在夹具离开加热器到夹具从模具退出需要20至30秒的时间，这个过程软化的片材处于空气中，散热较快，树脂无法保持熔融状态，合模以后会在很短的时间内pp塑料粒子打在冷化的连续纤维增强热塑性复合材料片材上，两种材料无法在片材表面树脂熔融状态下结合，产生两者分子间结合力不足影响产品的强度。以上两方面均导致产品的合格率受到较大影响。

技术实现要素：

针对上述现有技术缺陷，本发明的任务在于提供一种红外加热压塑成型纤维增强复合座椅侧板的制备方法，解决连续纤维增强热塑性复合材料片材加热软化后变形以及注塑料与复合材料片材结合力差导致的产品合格率低的问题。

本发明技术方案如下：一种红外加热压塑成型纤维增强复合座椅侧板的制备方法，包括步骤：s1、将按照设计形状裁剪好的连续纤维增强热塑性复合材料片材进行模压加工成型；s2、将模压成型后的片材悬挂在定模内预设位置，所述预设位置为产品成型后所述连续纤维增强热塑性复合材料所处的位置；s3、采用红外加热器伸入所述定模对所述连续纤维增强热塑性复合材料片材进行加热使所述连续纤维增强热塑性复合材料表面树脂熔融；s4、红外加热器退出定模后使动模与定模合模进行注塑成型得到座椅侧板。

进一步地，所述采用红外加热器伸入所述定模对所述连续纤维增强热塑性复合材料片材进行加热时以连续纤维增强热塑性复合材料片材的挂置孔连线以下10～20mm为分界线，使所述连续纤维增强热塑性复合材料片材位于所述分界线以上部分的表面温度低于所述连续纤维增强热塑性复合材料片材位于所述分界线以下部分的表面温度。

以分界线为界区分上下部分，使下半部分的片材充分受热软化，而使片材挂置孔及以上区域未完全软化(维持形状)的情况下在模具中局有良好的重塑性。

进一步地，所述连续纤维增强热塑性复合材料片材位于所述分界线以上部分与所述连续纤维增强热塑性复合材料片材位于所述分界线以下部分的表面温度差为10～20℃。

进一步地，所述红外加热器对所述连续纤维增强热塑性复合材料片材进行加热时，在所述红外加热器四周添加加热器外罩，所述加热器外罩轮廓与所述连续纤维增强热塑性复合材料片材外边沿轮廓相适应，所述红外加热器、所述加热器外罩及所述定模围合所述连续纤维增强热塑性复合材料片材。采用外罩包裹式加热相比定模内嵌加热，能够有效防止片材过快散热，定模内嵌加热要使片材表面熔融会使片材整体温度过高，过高的整体温度会使悬挂的片材更易变形，不利于成型，另外定模内嵌加热为直接接触加热，红外加热器则可实现更大面积的表面均匀加热，使片材表面温度均匀性更佳。

进一步地，为了保证加热后片材失形影响成品外观形状，所述动模与定模合模时，所述动模首先与定模整体合模由动模将所述片材向定模压实，随后位于所述片材位置的动模的活动块向合模方向反向回退留出注塑空间进行注塑。

进一步地，所述动模与定模合模时，动模初始合模速度为150～200mm/s，所述动模距离所述定模20～25mm处时所述动模最终合模速度为5～8mm/s。

进一步地，所述动模距离所述定模200～220mm处时，所述动模的合模具速度由所述初始合模速度向最终合模速度减小。

本发明与现有技术相比的优点在于：

通过在定模内悬挂后的连续纤维增强热塑性复合材料片材加热到软化，然后合模进行模压注塑，此时树脂处于熔融状态，连续纤维增强热塑性复合材料能与pp材料更好的结合在一起，整个过程中片材的形状基本不会受到外界因素的干扰而受到影响，片材最终定位到定模的位置与设计位置的偏差很小，所制备的产品合格率由原先的60％提高到超过90％。另外本发明方法在移动连续纤维增强热塑性复合材料片材时不存在片材的被加热后无法快速移动又需要快速注塑避免片材表面冷化导致结合力差的矛盾，可快速操作连续纤维增强热塑性复合材料片材，又由于不需要考虑片材移动时热量散失，故相较于原来的工艺降低了加热温度、时间，整体上缩短了工艺节拍，提高了生产效率。

附图说明

图1为实施例的制备座椅侧板用的连续纤维增强热塑性复合材料片材示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

本实施例涉及的红外加热压塑成型纤维增强复合座椅侧板的制备方法包括步骤：

s1、将按照设计形状裁剪好的连续纤维增强热塑性复合材料片材进行模压加工成型；本发明所使用的连续纤维增强热塑性复合材料(cfrt)片材形状如图1所示，长宽约为200mm×120mm，片材上的左上角和右上角两个挂置孔a对应注塑模具上的挂针，挂针挂置位置横截面与挂置孔a形状相同，以防止片材受重力作用位置偏移。

s2、在设备预热和pp原料烘干后，将模压成型后的片材通过挂针悬挂在定模内预设位置，该预设位置为产品成型后连续纤维增强热塑性复合材料所处的位置；

s3、在红外加热器表面安置数个热能阻块，红外加热器由机械臂控制移入定模。在红外加热器四周添加加热器外罩，加热器外罩轮廓与连续纤维增强热塑性复合材料片材外边沿轮廓相适应，由红外加热器、加热器外罩及定模围合连续纤维增强热塑性复合材料片材，使红外加热器能更加匀均地对模压成型后的片材进行表面加热，同时减少热量外泄，缩短加热时间。采用红外加热器进行加热相比在定模内嵌加热棒能直接加热片材表面而无需使片材整体软化，提高了效率也更容易定型，且均匀性更佳。在加热时，以连续纤维增强热塑性复合材料片材的挂置孔a连线l1以下10～20mm为分界线l2(本实施例中为15mm)，先打开红外加热器上对应于连续纤维增强热塑性复合材料片材位于分界线l2以下部分的加热丝，设定加热丝温度在170～200℃，温度达到后，持续加热30～40s后，打开红外加热器上对应于连续纤维增强热塑性复合材料片材位于分界线l2以上部分的加热丝，加热丝的温度在160至190℃，继续加热40至60s的时间，连续纤维增强热塑性复合材料片材位于分界线l2以上部分与位于分界线l2以下部分的表面温度差为10～20℃，使连续纤维增强热塑性复合材料片材充分受热至表面树脂熔融，然后关闭红外加热器，控制机械臂使红外加热器退出定模。由于步骤s1通过模压加工使片材达到成品外形，预先的模压可以使片材在本步骤加热时，不需要再像现有技术一样使之整体软化，而只需要表面熔融。

s4、控制动模以150～200mm/s的速度靠近定模，在距离定模200mm处开始匀速减速，在距离定模20mm处减速到最小约5～8mm/s的低速度合模，以保证动模整体移动时可以把连续纤维增强热塑性复合材料片材顺利准确压实到定模上，之后再将片材对应位置处的动模的活动块向合模方向反向回退2mm，预留出注塑pp材料的空间，之后注塑模压成型整个座椅侧板产品。