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【技术干货】一文简要了解复合材料压缩成型工艺特征

1、实现压缩成型的刚度


如果在压缩成型过程中使用的金属零件受到拉伸或压缩载荷,则金属零件厚度与其拉伸模量之比乘以大块模塑化合物(Bulk Molding Compound,BMC)材料模量(拉伸、压缩或弯曲)是获得刚度的成功公式。


如果零件承受的是弯曲载荷,则有可能使金属零件变厚,但这并不一定是必须的。肋条很容易添加到一个压缩成型的零件中,主要是用来增加额外的刚度,而材料重量增加则可忽略。



2、压缩成型的主要工具


通常而言,压缩成型一般需要匹配金属模具,因为它是连续长纤维BMC,纤维含量高,需要高达138bar(2000磅/平方英寸)的高压才能填充复杂的零件。此外,由于夹带的空气可以逸出,而纤维和树脂不能逸出,因此必须非常好地控制工具的型芯和型腔半部的公差。压缩成型过程中的这些要求的组合可能会增加模具成本,并超过复合材料制成的层压模具的基本成本。


然而,该工艺与注塑成型加工相比成本要低。要获得足够的模具投资回报率,一个不成文的规则是,该工具的成本应包含1000个生产单元。事实上,如果零件高度复杂,这可能会更高;如果零件不复杂,这可能会更低。例如,与钢相比,铝模具的价格较低,但是,它们不太适合大批量生产。多型腔工具也有助于降低模具成本,因为每个模具周期可以生产更多的零件。


3、坯料和压膜的3D特性


坯料压缩模压块是获得昂贵零件专用模具的绝佳选择。坯料可以节省大量的时间和成本,特别是在原型阶段预计零件会进行多次几何迭代时。另外,如果只需要几个零件,则可以完全节省模具成本。简单地说,可以从坯料上加工定制的零件,然后模出一个金属块来生产零件。


然而,从坯料加工的一个基本限制是坯料块或板是用BMC芯片压缩成型的。这些碎屑将以近似准各向同性的纤维在板的平面内铺叠,进入压模模具,但在整个厚度范围内,它将以树脂为主。因此,如果加工零件需要在平面外方向上需要强度的特征,则无法实现。


坯料加工零件;“ L”型的一个支腿将具有强硬的纤维特性,而另一根垂直支腿则将变弱,因为它是在支腿方向上以树脂为主。相反,压模部件在两条腿中具有相同的纤维支配性。


4、非连续纤维压缩成型零件


由不连续纤维制成的BMC部件可以呈现纤维排列,而不是准各向同性的且与几何结构有关的部件。当纤维放入模腔时,它通常像连续的纤维复合材料铺层一样分层。远离模具侧面的纤维通常会呈现平面内准各向同性的铺层方向。在模具的边缘,纤维倾向于使其自身与边缘平行,从而使这些纤维的性能更为正交异性。


若要十分明确的方向很难定,因此使得分析变得困难。但是,可以进行纤维方向假设,并可以创建正交异性有限元FEA模型。最终,可以在原型零件上使用X射线和破坏性方法来更好地近似定位。


上述所有特性适用于直接放置在模具特征中的热固性BMC,在成型过程中不会在工具中移动很多。对于放入工具中的热塑性塑料,有一些流动模型可以预测成型过程中BMC被推入工具不同区域时的纤维角度。这些流动模型可以与确定纤维方向和预测最终零件性能的有限元模型相交互。


参考东丽先进复合材料)


中国新能源汽车市场增长强劲

      面对全球环保制约,全球车企加快在新能源汽车关键技术开发应用;实施应用先进轻量化部件来实现整车减重;提高电动车的续航能力;将是全球新能源汽车研发战略发展必然趋势。根据专家预计,中国在未来 3 年汽车轻量化材料市场规模将达到5000亿元,其中仅在新能源汽车领域就将达350多亿元。为了加快推进新能源汽车轻量化与产品线应用,第十三届(2020)国际新能源汽车技术及轻量化新材料、智能装备(上海)展览会即将举行,展会预计展会面积将达60000平米,展商超过600家,专业观众超过80000人次。


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展会日程

时间:2020年8月7日-9日

地点:上海新国际博览中心

地址:上海市浦东新区龙阳路2345号

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同期举办

2020国际新能源汽车工业及智能制造(上海)展览会

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同期活动

中欧汽车车身工程与智能制造国际峰会

2020全球新能源汽车开发与轻量化创新(上海)峰会

新能源汽车内外饰系统创新研讨会

中国-欧盟新能源汽车供应链会议

汽车轻量化与碳纤维及先进复合材料应用研讨会

汽车内外饰注塑零部件轻量化创新研讨会

智能汽车及无人驾驶技术研讨会

国际新能源汽车工业技术智能制造大会

新能源汽车镁合金轻量化技术研讨会

新能源汽车供应链大会及跨国采供洽谈会

中欧新能源汽车先进复合材料应用交流会暨项目合作会议

新车型项目专场&供应链对接会

新能源汽车轻量化产品线创新&配套会议

汽车智能制造与多种材料连接技术峰会

中日氢燃料电池汽车创新会议

中欧新能源智能汽车联合会领袖会议暨未来汽车生态会议

新能源汽车驱动系统集成技术创新论坛

焊接工程激光柔性加工技术与智能制造论坛

涂装工程/冲压工程会议

动力电池系统安全及轻量化

工业自动化及智能装配会议



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