复合材料集成结构和复合材料集成结构的制造方法_2

文档序号:9407677阅读:来源:国知局
型的制造工艺制造而得;短切纤维增强复合材料3是一种介于高分子塑料与高性能连续纤维增强复合材料之间的过渡材料;短切纤维增强复合材料3具有易成型、流动性好的性能。
[0067]本实施例中,短切纤维增强复合材料3可以采用环氧、酚醛、聚酯、聚氨酯等热固性树脂以及聚丙烯、聚苯硫醚等热塑性树脂基体;本实施例中,对于短切纤维增强复合材料3的具体组分,不做限定。
[0068]本实施例中,连续纤维增强复合材料2可以采用玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维等增强体;本实施例中,对于连续纤维增强复合材料2的具体组分,不做限定。
[0069]本实施例中,提供一种包括了连续纤维增强复合材料2和短切纤维增强复合材料3的复合材料集成结构I ;短切纤维增强复合材料3,包覆在连续纤维增强复合材料2的外围。具体的,连续纤维增强复合材料2的外形可以是长方体,对应的,包覆在连续纤维增强复合材料2的外围的短切纤维增强复合材料3的外形可以是正方体;或者,连续纤维增强复合材料2的外形可以是球体,对应的,包覆在连续纤维增强复合材料2的外围的短切纤维增强复合材料3的外形可以是正方体。本实施例对于连续纤维增强复合材料2的外形不做限定,对于短切纤维增强复合材料3的外形不做限定。
[0070]并且,短切纤维增强复合材料3包覆在连续纤维增强复合材料2的外围而得到的复合材料集成结构I可以是应用在汽车防撞结构、车身框架、车体地板、引擎盖、座椅、底盘、轮毂等零部件;也可以是应用在轮船上的轮船承力结构、船体框架、船体甲板、舵等零部件;也可以是应用在飞机上的飞机内饰部件、座椅等零部件;也可以是应用在家居工业上的家具中的面板结构、桌椅等零部件;也可以是模型玩具的壳体等零部件,本实施例中对此不做限定。
[0071]若本实施例中短切纤维增强复合材料3包覆在连续纤维增强复合材料2的外围而得到的复合材料集成结构1,是汽车车身、汽车的底盘、汽车的发动机的等零部件,则可以使得汽车减少本身的重量,实现了汽车轻量化,若汽车重量减轻10%则可以节省6%?8%的燃料;同时,该复合材料集成结构I可以具有低噪音、保温隔热等优良性能,可以节约了汽车的耗油量,从而节约了能源,并减少环境污染;同时该复合材料集成结构I易于制造,加快了汽车的生产节拍,提高了生产效率。
[0072]本实施例通过提供一种由连续纤维增强复合材料2,以及短切纤维增强复合材料3构成的复合材料集成结构1,其中短切纤维增强复合材料3包覆在连续纤维增强复合材料2的外围。由于连续纤维增强复合材料2具有优异的力学性能、可设计性,同时相比较于铝合金材料具有较小的重量,从而由连续纤维增强复合材料2作为复合材料集成结构I的内部骨架结构,可以满足工业制造上的零部件轻量化的要求;并且,由于短切纤维增强复合材料3具有易成型、流动性好的性能,从而将短切纤维增强复合材料3作为复合材料集成结构I的外部填充结构,可以实现提高复合材料集成结构I的制造效率的效果。并且,复合材料集成结构I中的两部分结构都是复合材料,从而复合材料集成结构I具有高比强、高比模、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、阻尼减震性的性能。同时,外围包覆的短切纤维增强复合材料易于通过模压成型工艺或者注塑成型工艺进行复合材料集成结构的外形制作,从而复合材料集成结构的外形制作效率高,并且降低了复合材料集成结构的外形制作的成本。
[0073]进一步地,在上述实施例的基础上,本发明实施例一提供的复合材料集成结构1,连续纤维增强复合材料2的形状为第一预设形状;短切纤维增强复合材料3的形状为与第一预设形状相匹配的第二预设形状。
[0074]第一预设形状包括规则形状或不规则形状。
[0075]在本实施方式中,具体的,连续纤维增强复合材料2的形状为第一预设形状,第一预设形状可以是规则形状或者不规则形状;短切纤维增强复合材料3的形状第二预设形状,其中,第二预设形状与第一预设形状相匹配。
[0076]举例来说,若复合材料集成结构I是个座椅,则连续纤维增强复合材料2是复合材料集成结构I的座椅骨架,连续纤维增强复合材料2的外形是座椅骨架的形状,相应的,短切纤维增强复合材料3作为座椅外部,短切纤维增强复合材料3的形状是座椅外部的形状;再举例来说,若复合材料集成结构I是个方向盘,则连续纤维增强复合材料2是复合材料集成结构I的方向盘骨架,连续纤维增强复合材料2的外形是方向盘骨架的形状,相应的,短切纤维增强复合材料3作为方向盘的可触摸外部,短切纤维增强复合材料3的形状是方向盘的可触摸外部的形状。
[0077]本实施方式中,对于连续纤维增强复合材料2的具体形状不做限定,对于短切纤维增强复合材料3的具体形状不做限定。
[0078]进一步地,在上述实施例的基础上,本发明实施例一提供的复合材料集成结构1,连续纤维增强复合材料2的截面厚度小于短切纤维增强复合材料3的截面厚度。
[0079]在本实施方式中,具体的,设定在复合材料集成结构I中,连续纤维增强复合材料2的截面厚度之和,小于短切纤维增强复合材料3的截面厚度。
[0080]进一步地,在上述实施例的基础上,本发明实施例一提供的复合材料集成结构1,还包括:
[0081]设置在复合材料集成结构I表面的连接部。
[0082]在本实施方式中,具体的,还可以在复合材料集成结构I的表面上设置连接部,连接部可以用于复合材料集成结构I与其他零部件进行连接。
[0083]举例来说,若复合材料集成结构I是汽车车身,则在复合材料集成结构I上设置多个连接部,多个连接部分别和汽车的发动机、底板、车门等等进行连接;若复合材料集成结构I是方向盘,则在复合材料集成结构I上设置连接部,连接部与汽车车身或者是与仪表板横梁进行连接。本实施例中,对于连接部的具体结构,以及连接部在复合材料集成结构I上的位置,不进行限定。
[0084]图2为本发明实施例二提供的复合材料集成结构的制造方法的流程图,如图2所示,本发明实施例二提供的复合材料集成结构I的制造方法,包括:
[0085]步骤101、对连续纤维增强复合材料2进行预处理。
[0086]在本实施例中,具体的,对连续纤维增强复合材料2进行固化成型处理,或者进行模压成型处理,形成预设第一形状的连续纤维增强复合材料2。
[0087]本实施例中,对预处理的方式,不做限定。
[0088]本实施例中,对于连续纤维增强复合材料2的具体组分,不做限定。
[0089]本实施例对于预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的外形,不做限定。
[0090]步骤102、将短切纤维增强复合材料3,包覆住预处理后的连续纤维增强复合材料2。
[0091]在本实施例中,具体的,以注塑的方式,将短切纤维增强复合材料3包覆住预处理后的连续纤维增强复合材料2 ;或者,以模压成型的方式,将短切纤维增强复合材料3包覆住预处理后的连续纤维增强复合材料2 ;本实施例中,对此不做限定。
[0092]由于短切纤维增强复合材料3在一定的温度下具有流动性,从而通过注塑等方式,使得短切纤维增强复合材料3包裹在预处理后的连续纤维增强复合材料2的外围,在冷却之后,短切纤维增强复合材料3与连续纤维增强复合材料2实现一体成型,可以得到短切纤维增强复合材料3包覆在连续纤维增强复合材料2的外围的复合材料集成结构I。
[0093]本实施例中,对于短切纤维增强复合材料3的具体组分,不做限定。
[0094]本实施例中,对于短切纤维增强复合材料3的外形不做限定。
[0095]本实施例中,由短切纤维增强复合材料3包覆在连续纤维增强复合材料2的外围而得到的复合材料集成结构1,可以是应用在汽车上的零部件,也可以是应用在轮船上的零部件,也可以是应用在飞机上的零部件,对此不做限定。
[0096]本实施例通过将短切纤维增强复合材料3,包覆住预处理后的连续纤维增强复合材料2,从而可以得到一种由连续纤维增强复合材料2,以及短切纤维增强复合材料3构成的复合材料集成结构I。由于连续纤维增强复合材料2具有优异的力学性能、可设计性,同时相比较于铝合金材料具有较小的重量,从而由连续纤维增强复合材料2作为复合材料集成结构I的内部骨架结构,可以满足工业制造上的零部件轻量化的要求;并且,由于短切纤维增强复合材料3具有易成型、流动性好的性能,从而将短切纤维增强复合材料3作为复合材料集成结构I的外部填充结构,可以实现提高复合材料集成结构I的制造效率的效果。并且,复合材料集成结构I中的两部分结构都是复合材料,从而复合材料集成结构I具有高比强、高比模、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、阻尼减震性的性能。并且,可以采用挤出成型工艺或注塑成型工艺或模压成型工艺,去得到应用到不同领域的复合材料集成结构1,工艺方法多样,操作灵活简单;外围包覆的短切纤维增强复合材料易于通过模压成型工艺或者注塑成型工艺进行复合材料集成结构的外形制作,从而复合材料集成结构的外形制作效率高,并且降低了复合材料集成结构的外形制作的成本。
[0097]图3为本发明实施例三提供的复合材料集成结构的制造方法的流程图,如图3所示,本发明实施例三提供的复合材料集成结构I的制造方法,包括:
[0098]步骤201、对连续纤维增强复合材料2进行固化成型处理,形成预设第一形状的连续纤维增强复合材料2。
[0099]在本实施例中,具体的,根据需要制造的零部件的尺寸、形状和受力状态,选择筋骨模具;图4为本发明实施例三的步骤201执行过程中预设第一形状的连续纤维增强复合材料的剖面示意图,如图4所示,在筋骨模具中对连续纤维增强复合材料2进行固化成型处理,形成预设第一形状的连续纤维增强复合材料2,本实施例中,对于连续纤维增强复合材料2的组成成分,不做限定。
[0100]步骤202、将第一层短切
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