汽車復合材料噴射成型工藝和技術

   圖4所示為噴射成型工藝(Spray Up Molding)示意圖。該工藝是將混有引發劑和促進劑的兩種聚酯分別從噴槍兩側噴出,同時將切斷的玻纖無捻粗紗由噴槍中心噴出,使其與樹脂在空間均勻混合后沉積到模具上。當沉積到一定厚度時,用壓輥滾壓使纖維浸透樹脂,排除氣泡,在經常溫固化后成型為汽車復合材料制品。噴射成型工藝是在手糊成型工藝的基礎上發展起來的。由于該工藝是借助于機械的手工操作工藝,因此也被稱為“半機械手糊成型工藝” 。圖5所示為該工藝的工藝流程。

圖4 噴射成型工藝示意圖


與手糊成型工藝相比,噴射成型工藝的效率提高了2~4倍甚至更高。其優點是:由于使用無捻粗紗代替了手糊工藝的玻璃纖維織物,因而材料成本更低;成型過程中無接縫,這使得制品的整體性和層間剪切強度更好;可自由調節產品的壁厚、纖維與樹脂的比例以及纖維的長度,因而滿足了汽車零部件的不同機械強度要求。由于噴射成型工藝具有效率高、成本低及產品尺寸形狀不受限制的優點,因此該工藝在國外汽車復合材料行業中,有逐步取代傳統的手糊成型工藝的趨勢,例如,客車和重型卡車的很多前/后圍面板、側面護板、高頂及導流罩等都已由噴射成型工藝制作。

圖5 噴射成型工藝流程


  噴射成型工藝的缺點是:產品的均勻度在很大程度上取決于操作人員的操作熟練程度;由于噴射成型的樹脂含量高且增強玻纖短,因而制品強度較低;陰模成型比陽模成型難度大,小型制品比大型制品生產難度大;生產現場工作環境惡劣,環境污染程度一般均大于其他的工藝方法;初期投資比手糊成型工藝大。盡管如此,近年來,噴射成型工藝的缺點正在得到極大的改善。在國外,已采用機械手編程來替代人工噴射,從而大大提高了產品質量的穩定性,原材料的損耗也被明顯降低。同時,通過對生產現場采取全封閉的管理措施以及進行空氣排放處理,使得環境污染問題得到明顯改善。圖6所示為采用噴射成型工藝生產的KENWORTH重卡高頂。