汽车复合材料的主要加工工艺和技术——模压成型.doc

汽车复合材料的主要加工工艺和技术——模压成型 汽车复合材料是一种可设计的材料，能够方便地实现整体综合优化设计。其中汽车复合材料制造工艺的可设计性带给了汽车复合材料制造行业无穷的想像力和创新机会。目前，我们己知的汽车复合材料制造工艺技术就多达几十种，并且还处于不断的创新发展之中。 模压成型工艺(Compression Molding)是复合材料生产中最古老而又富有无限活力的一种成型方法。它是将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内，经加热、加压固化而成型的一种方法。模压料的品种有很多，可以是预浸物料、预混物料，也可以是坯料。当前常用的模压料品种有：热固性复合材料，包括SMC、BMC和TMC等；热塑性复合材料，包括GMT、D-LFT和G-LFT等。 模压成型工艺示意图 在提到模压成型工艺技术时 ，我们特别要提到汽车复合材料工业广泛应用的热固性复合材料SMC和热塑性复合材料GMT模压成型工艺。 SMC(Sheet Moulding Compounds)又名片状模塑料，是一种带流动性能的预浸材料，其物理形态是一种类似“橡皮”的夹芯材料，“芯材”由经树脂糊充分浸渍的短切玻璃纤维(或毡)组成，上下两面为聚乙烯薄膜所覆盖，以防止空气、灰尘、水汽及杂质等对材料的污染以及聚酯树脂交联剂苯乙烯的挥发损失。树脂糊里含有聚酯树脂、引发剂、化学增稠剂、低收缩率添加剂、填料、脱模剂和颜料等组分。SMC主要采用金属对模的模压成型工艺，其压制工艺过程相对比较简单，主要包括片状模塑料的制备和成模两部分。由于SMC的组成比较复杂，每种组分的种类、质量、性能及其配比等对SMC的生产工艺、成型工艺及最终制品的性能、价格等都有很大的影响，因此，对组分、用量和配比等进行合理的选择，对于制造优良的汽车SMC零部件具有十分重要的意义。 SMC模压成型工艺流程 GMT(Glass Mat Reinforced Thermoplastics)又名玻纤毡增强热塑性塑料片材，是一种用玻璃纤维针刺毡或原丝毡增强的热塑性塑料半成品片材。GMT片材的成型通常有两种：一是连续玻璃纤维毡或针刺毡与热塑性塑料层合而成，另一种则是随机分布的中长纤维与粉末热塑性树脂制成的片材。前者适合于冲压模压成型，其制品的形状一般比较简单。后者的流动性较好，适合于流动模压成型，适于成型形状较为复杂的汽车零部件。与金属材料相比，GMT的密度约为钢材的1/6～1/7，具有耐腐蚀以及隔热、隔音和绝缘性好的优点，可一次加工成型复杂的制品；与SMC片状模塑料相比，GMT具有极长的贮存期，制品的成型周期是SMC的1/3～1/4，并且冲击韧性好，可回收利用。基于以上特点，GMT在汽车工业中的应用范围不断扩大，应用量不断增加，正越来越多地代替金属和热固性复合材料。 与SMC相似，GMT也是采用金属对模的模压成型工艺，所不同的是SMC的固化成型是化学反应，而GMT的冷却成型是物理变化，成型所要求的工艺参数和对压机、模具的技术要求是不相同的。GMT成型工艺的特点是：片材必须先预热(加热至220～230℃)，成型压力高(10～25Mpa)，成型温度低(35～50℃)，成型周期短(30～60s)。 GMT模压成型工艺流程 总之，模压成型工艺的主要优点是：生产效率高，便于实现专业化和自动化大批量生产；产品尺寸精度高，重复性好；表面光洁，无需二次修饰；能一次成型结构复杂的制品；由于可批量生产，因此价格相对低廉。这些优点使得模压成型工艺特别适合汽车工业要求批量大、精度高及互换性好的生产特点，是目前汽车复合材料工业中最为普遍采用的成型工艺，尤其是乘用车上的复合材料零部件80%均由模压成型工艺制成，如引擎盖、车门、后厢盖、后举门、车顶、前端框架、仪表台骨架、车门中间承载板、座椅骨架和底部护板等。 模压成型工艺的不足之处在于模具制造复杂，投资较大，加上受压机限制，使其更适合于生产中、大批量的汽车复合材料制品(热固性汽车复合材料制品在100,000件/年以内，热塑性汽车复合材料制品在1,000,000件/年以内)。随着金属加工技术、压机制造水平及合成树脂工艺性能的不断改进和提高，压机吨位和台面尺寸不断增大，模压料的成型温度和压力也相对降低，使得模压成型制品的尺寸逐步向大型化发展，目前已能生产的大型汽车部件如模压重卡高顶、MPV车顶、皮卡车厢、重卡驾驶室侧围板等。 SMC模压成型工艺生产的皮卡车厢