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高性能復(fù)合材料的新型混合成型工藝試驗(yàn)研究

減輕汽車質(zhì)量以減少能源消耗和發(fā)動機(jī)排放是現(xiàn)代汽車行業(yè)的一個主要目標(biāo)，而本文介紹的新穎成型技術(shù)可滿足這一需求。

一種新型的制造過程被稱為模成型（IMF），用于制造承重結(jié)構(gòu)組件原型，以更換汽車應(yīng)用中所有鋼材和聚合物混合金屬元素。在此過程中，將熱成型的纖維增強(qiáng)熱塑性片插入到模具中，并注入長纖維增強(qiáng)熱塑性塑料以形成肋的結(jié)構(gòu)。對于混合高性能復(fù)合材料的制造商來說，周期短使得該技術(shù)成為一種經(jīng)濟(jì)的選擇。這種特殊的綜合注塑方法優(yōu)化了效率，因而節(jié)能、減耗。為顯示生產(chǎn)過程而生成了一個基本概念。根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，將長纖維熱塑性材料和成型組織結(jié)構(gòu)之間的粘附機(jī)制及主要注塑工藝參數(shù)對粘附質(zhì)量的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究，然后又測試了混合復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特性。

在不同的條件下將一組部件進(jìn)行成型，采用三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)對肋和拉筋層壓板特定彎曲剛度及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行了測量。通過試驗(yàn)設(shè)計(jì)，分析了主要注塑參數(shù)對機(jī)械性能的影響。4種不同工藝參數(shù)的設(shè)置在肋和拉筋層壓板上不盡相同。假定力-變形曲線中的第1峰值為顯著的響應(yīng)值，用以評估結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示出熔融溫度和第1個峰值負(fù)荷之間較高的相關(guān)性。因此，建議采用高熔體溫度。

總之，肋結(jié)構(gòu)的比剛度和強(qiáng)度值遠(yuǎn)高于拉筋層壓板所獲得的結(jié)果。這些結(jié)果是相關(guān)的，展示了通過IMF獲得的復(fù)合材料如何適用于汽車結(jié)構(gòu)，以減輕車輛的質(zhì)量和降低燃油消耗。

刊名：International Journal of Material Forming（英）

刊期：2013年第1期

作者：Marco Fiorotto et al

編譯：朱延蕾