“第41届东京车展”(公众开放日:2009年10月24日~11月4日)上,丰田汽车展出了车辆的大部分基本骨架、发动机罩及顶篷板采用碳纤维强化塑料(CFRP)的运动车“LEXUSLFA”(原型车)。骨架部分的重量约为190kg,比采用铝合金时可减轻约100kg的重量,比采用钢时可减轻约150kg。
之所以能够在如此广泛的部位采用CFRP,是因为该公司与供应商联手改进了CFRP制部件的制造方法,同时,还根据荷重及形状的复杂性等恰当地选用了上述制造方法。具体而言,就是区别采用了以下3种方法:强度虽高、但生产效率较低且成本较高的预浸料加工法;虽然生产效率比预浸料加工法高、但强度稍差的RTM(ResinTransferMolding)加工法;以及虽然形状自由度较高且生产效率高、但强度低于其他两种加工法的C-SMC(Carbon-SheetMoldingCompound)加工法。
所谓的预浸料加工法是指将预先按照形状进行了细致裁切的纤维板浸渍在树脂中,在模具上粘贴多层这种纤维板之后,将模具内抽成真空,将整个模具放入炉中,通过高温使其硬化。RTM加工法的做法是,将未浸渍树脂的干燥纤维板放在模具上,在将模具内抽成真空的状态下注入树脂,并加热硬化。C-SMC加工法是将掺混了短纤维的粘土状树脂放入模具,边加热边冲压。
丰田与采用RTM加工法制造的部件(冲撞盒、车顶侧轨、一体式地板)的供应商——丰田自动织机联手采取了以下措施。
首先,冲撞盒(配置在前车架前方的吸收撞击力的部件)方面,为了增大部件厚度方向上的强度,开发出了在厚度方向上插入棉线的加工法。普通RTM加工法是将由纵线及横线构成的纤维板(2维织物)叠放,碳纤维虽然在纤维的长度方向上强度较大,但却不能耐受弯曲及剪切。因此,通过在厚度方向上通入棉线,以提高3维强度,目的是提高冲撞盒所要求的能量吸收能力。据丰田自动织机介绍,采用新开发的加工法的冲撞盒,具有采用2维织物的这种冲撞盒的约1.5倍的能量吸收能力。
为了在厚度方向上通入棉线,两家公司研究出了以下方法。首先,两公司制造出2维织物薄板,将所需枚数的薄板进行叠放。将该堆叠薄板垂直竖起,使用多个缝纫机针排成1列而成的装置,向2维织物上相应的1列网眼中通入厚度方向的棉线。具体而言,就是在针孔中穿入了棉线的状态下,将针插入网眼后再抽出。借助这一动作,厚度方向的棉线便在与针相对的面上折回成U字形,并在此状态下返回缝纫机针一侧。U字形的线圈略微突出于相对的面上,然后在1列缝纫机针形成的线圈中穿入防脱线,以防止厚度方向的棉线脱线。
一体式地板方面,由于是较大的部件,因此,加工法进行了提高生产效率的改进。例如,为了减少占用模具的时间,导入了2级硬化的工艺。不是在模具中使CFRP完全固化,而是在固化到一定程度的状态下从模具中取出,然后在炉中进行第2阶段的硬化。另外,除了这种2级硬化之外,薄板方面还在配置模具之前,采用与模具相同形状的夹具预先做出大体轮廓。因此,可有效地利用模具,缩短平均每个成型品的模具占用时间。
---- 文章出处:中国压铸模具网 www.mould.org.cn 欢迎转载
|