CN106584890A - 城际轨道复合材料车门的高效制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城际轨道复合材料车门的高效制备方法，解决的技术问题：针对背景技术中提及的铝合金结构车门的重量大，生产成本高的技术缺陷。采取的技术方案，一种城际轨道复合材料车门的高效制备方法，包括如下步骤：1)准备步骤，制备专用城际轨道车门模具；制备成车门上面板纤维预制体、车门下面板纤维预制体和车门芯材预制体；2)平铺车门下面板纤维预制体；3)平铺车门芯材预制体；4)平铺车门上面板纤维预制体；5)模具合模后，连接RTM成型设备，采用树脂传递模塑成型工艺进行固化成型；6)脱模后处理，得复合材料车门。本发明的有益效果是：本方法，生产成本低，易操作，在满足车门机械性能要求的前提下，又能达到减重的效果。

Description

城际轨道复合材料车门的高效制备方法

技术领域

本发明涉及复合材料车门的制备，具体地说，是一种城际轨道复合材料车门的高效制备方法。

背景技术

复合材料因其比金属材质具有较高的比强度和比刚度而被广泛应用在轨道车辆领域，通过车体引进复合材料可以大幅度降低自身的重量和加快运行速度，提高燃料利用率；此外，还可以增强某些部件的寿命。目前，高速列车部件大都采用不锈钢和铝合金料材料，但近些年，随着复合材料行业的迅猛发展，夹层复合材料逐渐在轨道车辆行业崭露头角，并因其卓越的性能将逐步替代不锈钢和铝合金材料。

公开号为CN201493339U的实用新型专利热挤压轨道车辆门用型材模具中，采用热挤压技术制备铝合金结构轨道车辆门，其中上模进料端设置有分流桥和四个分流孔，出料端设置有模芯和沉桥等，下模设置有焊合室和型腔等；目前，轨道车辆复合材料化是未来的发展趋势，铝合金结构将被代替。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对背景技术中提及的铝合金结构车门的重量大，生产成本高的技术缺陷。

本发明的设计思想是，根据车门技术要求及快速成型工艺的要求，选择合适的原材料；将纤维通过净尺寸三维编织方式制备成纤维预制体和芯材预制体，然后将纤维预制体和芯材预制体组装成整体结构并置于成型模具中，之后，通过RTM成型技术进而制备得到纤维复合材料车门。

本发明的目的是，现有的轨道车辆用铝合金结构框架门，提供了一种轨道车辆用复合材料车门的高效制备方法，该方法生产成本低，易操作，在满足车门机械性能要求的前提下，又能达到减重的效果。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：一种城际轨道复合材料车门的高效制备方法，包括如下步骤：

1)准备步骤，依据车门技术要求及车门快速成型工艺的要求制备专用城际轨道车门模具；将纤维通过净尺寸三维编织方式制备成车门上面板纤维预制体和车门下面板纤维预制体；将纤维和泡沫通过净尺寸三维编织方式制备成车门芯材预制体；

2)将车门下面板纤维预制体平铺放到专用城际轨道车门模具的下模具内并捋顺；

3)将车门芯材预制体平铺放在步骤2中的车门下面板纤维预制体上方；

4)将车门上面板纤维预制体平铺放在步骤3中的车门芯材预制体上方并捋顺；

5)将步骤4中的专用城际轨道车门模具合模后，连接RTM成型设备，采用树脂传递模塑成型工艺进行固化成型；在成型过程中注入热固性树脂，注射压力控制在0.2-0.5MPa之间；

6)待固化成型后，自然降温至室温，即可脱模；脱模后处理，得复合材料车门。

本发明方法与现有技术相比，通过预制体制备方案可减少织物铺层时间，提高生产效率、改善复合材料界面强度、提高织物铺层结构准确性，最终实现复合材料整体性能。

本发明方法中的专用城际轨道车门模具为现有技术中的常规技术产品，专用城际轨道车门模具包括上模、下模和加热系统，加热系统的加热方式采用电加热方式。

本发明方法中提及的纤维净尺寸三维编织方式，为现有技术中的常规编织方式，具体步骤本发明不作详细的说明。

本发明方法中提及的RTM成型设备，以及树脂传递模塑成型工艺进行固化成型，均为现有技术中的常规技术，具体步骤本发明不作详细的说明。

本发明方法，由于车门、铺层结构较复杂，因此根据车门的形状制备纤维预制体，可以避免纤维取向差、铺层效率低和铺层精度差的效果；此外，芯材预制体的制备，可以缩短现场切割芯材的时间，增加生产效率，并避免泡沫的拼接，提高泡沫的整体性能。

对本发明技术方法的改进，步骤2、步骤3和步骤4中的纤维直线度以专用城际轨道车门模具中心线为基准偏差±5°。

对本发明技术方法的改进，热固性树脂基体为环氧树脂、不饱和树脂和酚醛等。

对本发明技术方法的改进，采用消泡机消除热固性树脂中的气泡。

对本发明技术方法的改进，步骤1中的制备车门芯材预制体的泡沫，在泡沫表面打树脂孔。为实现良好的浸渍效果，在泡沫表面打树脂孔，实现上下面板树脂的贯通；之后，裁剪泡沫芯材并烘干，并将纤维和泡沫芯材编织成整体，进而制得泡沫芯材预制体。

对本发明技术方法的改进，步骤6中脱模后处理，为去毛刺等预处理。

本发明的有益效果是：

本城际轨道复合材料车门的高效制备方法，通过将制备的纤维预制体和芯材预制体组装在一起，形成整体结构，实现整体铺放、整体成型的效果。

本城际轨道复合材料车门的高效制备方法，在合模和RTM整体快速成型过程中，实现整体预制体铺放，避免了合模时纤维的错位，保证了纤维的铺放取向，提高了车门的整体性能。

本城际轨道复合材料车门的高效制备方法，采用纤维预制体和芯材预制体组装在一起，形成整体结构替代现有的轨道车辆用铝合金结构框架门，该方法中的预制体铺放及RTM整体成型技术，实现快速成型，并避免弱界面等问题，满足了未来轨道车辆轻量化的要求。

本城际轨道复合材料车门的高效制备方法，由于车门、铺层结构较复杂，因此根据车门的形状制备纤维预制体，可以避免纤维取向差、铺层效率低和铺层精度差的效果；此外，芯材预制体的制备，可以缩短现场切割芯材的时间，增加生产效率，并避免泡沫的拼接，提高泡沫的整体性能。

附图说明

图1是本发明城际轨道复合材料车门的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图1和具体实施方式做进一步的描述。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本实施例中的图1城际轨道复合材料车门的结构示意图。

实施例1

该实施例中的纤维采用现有技术中的玻璃纤维织物；该实施例中的热固性树脂基体为环氧树脂；该实施例中的泡沫采用PET泡沫。

本实施例中的城际轨道复合材料车门的高效制备方法，包括如下步骤：

1)准备步骤，依据车门技术要求及车门快速成型工艺的要求制备专用城际轨道车门模具；将纤维通过净尺寸三维编织方式制备成车门上面板纤维预制体和车门下面板纤维预制体；将纤维和泡沫通过净尺寸三维编织方式制备成车门芯材预制体。

该步骤中的专用城际轨道车门模具包括上模、下模和加热系统，加热系统的加热方式采用电加热方式。该模具上下模合模，检查系统真空状态，保压状态为15min，真空测漏表变化30～50mbar即为合格。该模具的清理对制品表面的平整性和脱模的难度有着很重要的影响，清理后的模具要求表面光滑，无灰尘、凹坑等现象；用毛刷或质软的抹布将模具表面的灰尘擦拭干净，至模具表面无灰尘。用洁净的抹布蘸少许NC-55脱模剂轻轻均匀的擦拭模具表面，擦拭的过程中尽可能的使抹布朝一个方向均匀的涂刷，涂刷时不能有遗漏的现象，每次涂抹间隔10-15min，涂抹次数为3-5次。

该步骤中的纤维采用现有技术中的玻璃纤维织物，并通过净尺寸三维编织方式制备成车门上面板纤维预制体和车门下面板纤维预制体。净尺寸三维编织方式制备方法为现有技术中的常规编织方式，本实施例不作详细的说明。本实施例中将玻璃纤维在80℃下烘干2h，之后将玻璃纤维采用编织方式编织成玻璃纤维预制体；在编织的过程中，避免纤维局部移动，造成纤维错位，进而影响到车门的最终性能。

该步骤中的泡沫采用PET泡沫；在泡沫表面钻打直径为2mm的圆孔，其排布为正方形，间距为100mm；之后，将用玻璃纤维将PET紧紧缠绕，并用玻璃纤维无捻纱线将玻璃纤维和PET泡沫缝编成整体结构，进而制得芯材泡沫预制体。

2)将车门下面板纤维预制体平铺放到专用城际轨道车门模具的下模具内并捋顺；此步骤中是采用刮板沿着纤维方向捋顺该车门下面板纤维预制体，增加其和模具面的贴服性，使得纤维直线度以专用城际轨道车门模具中心线为基准偏差±5°。

3)将车门芯材预制体平铺放在步骤2中的车门下面板纤维预制体上方；使得直线度以专用城际轨道车门模具中心线为基准偏差±5°。

4)将车门上面板纤维预制体平铺放在步骤3中的车门芯材预制体上方并捋顺；该步骤中也是采用刮板保证上面板预制体和芯材预制体的贴服性，使得纤维直线度以专用城际轨道车门模具中心线为基准偏差±5°。

5)将步骤4中的专用城际轨道车门模具合模后，连接RTM成型设备，采用树脂传递模塑成型工艺进行固化成型；在成型过程中注入热固性树脂，注射压力控制在0.2-0.5MPa之间。此步骤中的热固性树脂基体为环氧树脂，本实施例中分别称量需要的环氧树脂10kg和固化剂2kg，并分别消泡半个小时；之后，将环氧树脂和固化剂均匀混合，并用消泡机消除树脂体系中的气泡，消泡时间为30min；在消泡的过程中，同时给树脂加热，加热温度为30℃。

6)待固化成型后，自然降温至室温，即可脱模；脱模后处理，得复合材料车门。脱模后处理，为去毛刺等预处理。

本实施例中，RTM灌注，成型完毕后，80℃加热3h，90℃加热3h，120℃加热2h，加热过程结束后，系统自然冷却，脱模处理车门。

实施例2，该实施例中的纤维采用现有技术中的碳纤维织物；该实施例中的热固性树脂基体为环氧树脂；该实施例中的泡沫采用PET泡沫。

本实施例中的城际轨道复合材料车门的高效制备方法，包括如下步骤：

1)准备步骤，依据车门技术要求及车门快速成型工艺的要求制备专用城际轨道车门模具；将纤维通过净尺寸三维编织方式制备成车门上面板纤维预制体和车门下面板纤维预制体；将纤维和泡沫通过净尺寸三维编织方式制备成车门芯材预制体。

该步骤中的专用城际轨道车门模具包括上模、下模和加热系统，加热系统的加热方式采用电加热方式。该模具上下模合模，检查系统真空状态，保压状态为15min，真空测漏表变化30～50mbar即为合格。该模具的清理对制品表面的平整性和脱模的难度有着很重要的影响，清理后的模具要求表面光滑，无灰尘、凹坑等现象；用毛刷或质软的抹布将模具表面的灰尘擦拭干净，至模具表面无灰尘。用洁净的抹布蘸少许NC-55脱模剂轻轻均匀的擦拭模具表面，擦拭的过程中尽可能的使抹布朝一个方向均匀的涂刷，涂刷时不能有遗漏的现象，每次涂抹间隔10-15min，涂抹次数为3-5次。

该步骤中的纤维采用现有技术中的碳纤维织物，并通过净尺寸三维编织方式制备成车门上面板纤维预制体和车门下面板纤维预制体。净尺寸三维编织方式制备方法为现有技术中的常规编织方式，本实施例不作详细的说明。本实施例将碳纤维在80℃下烘干2h，之后将碳纤维采用编织方式编织成碳纤维预制体；在编织的过程中，避免纤维局部移动，造成纤维错位，进而影响到车门的最终性能。

该步骤中的泡沫采用PET泡沫；在泡沫表面钻打直径为2mm的圆孔，其排布为正方形，间距为100mm；之后，将用玻璃纤维将PET紧紧缠绕，并用玻璃纤维无捻纱线将玻璃纤维和PET泡沫缝编成整体结构，进而制得芯材泡沫预制体。

2)将车门下面板纤维预制体平铺放到专用城际轨道车门模具的下模具内并捋顺；此步骤中是采用刮板沿着纤维方向捋顺该车门下面板纤维预制体，增加其和模具面的贴服性，使得纤维直线度以专用城际轨道车门模具中心线为基准偏差±5°。

3)将车门芯材预制体平铺放在步骤2中的车门下面板纤维预制体上方；使得直线度以专用城际轨道车门模具中心线为基准偏差±5°。

4)将车门上面板纤维预制体平铺放在步骤3中的车门芯材预制体上方并捋顺；该步骤中也是采用刮板保证上面板预制体和芯材预制体的贴服性，使得纤维直线度以专用城际轨道车门模具中心线为基准偏差±5°。

5)将步骤4中的专用城际轨道车门模具合模后，连接RTM成型设备，采用树脂传递模塑成型工艺进行固化成型；在成型过程中注入热固性树脂，注射压力控制在0.2-0.5MPa之间。此步骤中的热固性树脂基体为环氧树脂，本实施例中分别称量需要的环氧树脂10kg和固化剂2kg，并分别消泡半个小时；之后，将环氧树脂和固化剂均匀混合，并用消泡机消除树脂体系中的气泡，消泡时间为30min；在消泡的过程中，同时给树脂加热，加热温度为30℃。

6)待固化成型后，自然降温至室温，即可脱模；脱模后处理，得复合材料车门。脱模后处理，为去毛刺等预处理。

本实施例中，RTM灌注，成型完毕后，80℃加热3h，90℃加热3h，120℃加热2h，加热过程结束后，系统自然冷却，脱模处理车门。

凡本发明说明书中未作特别说明的均为现有技术或者通过现有的技术能够实现，应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种城际轨道复合材料车门的高效制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)准备步骤，依据车门技术要求及车门快速成型工艺的要求制备专用城际轨道车门模具；将纤维通过净尺寸三维编织方式制备成车门上面板纤维预制体和车门下面板纤维预制体；将纤维和泡沫通过净尺寸三维编织方式制备成车门芯材预制体；

2)将车门下面板纤维预制体平铺放到专用城际轨道车门模具的下模具内并捋顺；

3)将车门芯材预制体平铺放在步骤2中的车门下面板纤维预制体上方；

4)将车门上面板纤维预制体平铺放在步骤3中的车门芯材预制体上方并捋顺；

5)将步骤4中的专用城际轨道车门模具合模后，连接RTM成型设备，采用树脂传递模塑成型工艺进行固化成型；在成型过程中注入热固性树脂，注射压力控制在0.2-0.5MPa之间；

6)待固化成型后，自然降温至室温，即可脱模；脱模后处理，得复合材料车门。

2.根据权利要求1所述的城际轨道复合材料车门的高效制备方法，其特征在于：步骤2、步骤3和步骤4中的纤维直线度以专用城际轨道车门模具中心线为基准偏差±5°。

3.根据权利要求1所述的城际轨道复合材料车门的高效制备方法，其特征在于：热固性树脂基体为环氧树脂、不饱和树脂和酚醛等。

4.根据权利要求3所述的城际轨道复合材料车门的高效制备方法，其特征在于：采用消泡机消除热固性树脂中的气泡。

5.根据权利要求1所述的城际轨道复合材料车门的高效制备方法，其特征在于：步骤1中的制备车门芯材预制体的泡沫，在泡沫表面打树脂孔。

6.根据权利要求1所述的城际轨道复合材料车门的高效制备方法，其特征在于：步骤6中脱模后处理，为去毛刺等预处理。