關(guān)于復(fù)合材料碰撞吸能盒的概念分析
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EPIKOTE/EPIKURE 樹脂系統(tǒng)及內(nèi)部脫模劑HELOXY 添加劑112 一直用于在較高的生產(chǎn)速度下制造第一個(gè)系列的碰撞錐體。在120℃下，該系統(tǒng)能夠在5 分鐘內(nèi)完全固化，并且能夠達(dá)到1,000 個(gè)零件/ 天的生產(chǎn)速度目標(biāo)，因此實(shí)現(xiàn)了一種在成本上可行的解決方案。
目前正在開發(fā)一種新的熱潛快速固化增強(qiáng)型環(huán)氧樹脂系統(tǒng)，以改進(jìn)沖擊性能。
來(lái)自索爾維集團(tuán)（Solvay） 的PA6 Evolite 是一種聚酰胺基基體，適用于連續(xù)玻璃或CF 復(fù)合材料。它增強(qiáng)了浸漬能力， 這是由高分子化合物的高流動(dòng)性產(chǎn)生的。
在該研究框架下，已經(jīng)進(jìn)行了大量碰撞試驗(yàn)。
結(jié)果顯示，隨著偏角減少，軸向碰撞性能略微提高。與此相反，對(duì)于15°偏軸， 在45°偏角下可實(shí)現(xiàn)更好的性能。這可能與環(huán)箍剛度增強(qiáng)具有關(guān)聯(lián)性，其在發(fā)生離軸碰撞的情況下穩(wěn)定了破碎模式。在所有這些測(cè)試中，碰撞模式以破碎為主。
當(dāng)使用低成本的重質(zhì)纖維束時(shí)，軸向和離軸碰撞性能會(huì)下降。性能差距為25% 左右，這大約是不同纖維之間的價(jià)格差距。在所有這些測(cè)試中，碰撞模式以破碎為主。
快速固化型環(huán)氧樹脂提供的性能水平與180℃航空級(jí)環(huán)氧樹脂的相同。當(dāng)使用經(jīng)過(guò)增韌的非商業(yè)快速固化環(huán)氧樹脂級(jí)別時(shí)，則獲取了更高的性能。同時(shí)，該級(jí)別的環(huán)氧樹脂還提供富有吸引力的破碎模式，是纖維與基體破碎之間的良好折衷。
相比所測(cè)試的環(huán)氧系統(tǒng)，流體TP PA 提供的性能略低。很顯然，由于PA 零件呈現(xiàn)干纖維結(jié)構(gòu)域，因此需要調(diào)整工藝條件，這可能是效果降低的原因。所觀察到的破碎模式是不同的，因?yàn)闊崴苄圆牧险郫B和限制了碳纖維的斷裂。目前仍在評(píng)估其他類型的熱塑性材料對(duì)于這種碰撞吸能盒的適用性。
對(duì)于流程優(yōu)化問(wèn)題，目前已經(jīng)評(píng)估了纖維扭曲對(duì)復(fù)合材料碰撞性能的影響。纖維扭曲在促進(jìn)紡織流程方面可能是有用的，但需要評(píng)估其對(duì)材料性能的影響。關(guān)于耐撞性，研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，扭曲并不影響測(cè)試結(jié)果。有關(guān)圓柱形編織管的測(cè)試也推斷出同樣的結(jié)論。
未來(lái)的可能性
法國(guó)機(jī)械工業(yè)技術(shù)中心（Cetim） 及其合作伙伴邁騰特種化學(xué)品公司（Momentive）向汽車設(shè)計(jì)師提出了一種基于錐形設(shè)計(jì)的復(fù)合材料碰撞吸能盒。他們進(jìn)行了一項(xiàng)制造研究，其結(jié)果表明，僅采用一臺(tái)編織機(jī)、一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)雙組分RTM 壓力機(jī)、一件允許同時(shí)注射9 個(gè)碰撞吸能盒零件的注射工具以及一套快速固化環(huán)氧系統(tǒng)，每天生產(chǎn)1000 個(gè)零件的方案是可行的。每個(gè)零件的成本應(yīng)該是10 歐元左右。
錐形碰撞吸能盒概念容易適應(yīng)當(dāng)前的汽車設(shè)計(jì)，有助于車輛白車身的輕量化——相比目前的鋼材零件，可減輕66% 的重量。此外，所獲取的特定碰撞性能也是傳統(tǒng)鋼材零件的三倍。
復(fù)合材料的研究策略專注于新工藝的開發(fā)，以確保汽車行業(yè)能夠更輕松的使用熱固性材料和熱塑性材料。這項(xiàng)研究取得了快速固化型環(huán)氧材料與高性能航天環(huán)氧材料及碳纖維復(fù)合材料之間的比較結(jié)果。由RTM 首次加工的PA 提供的性能比所測(cè)試的環(huán)氧系統(tǒng)略低。
未來(lái)還可以展開進(jìn)一步的研究，以改進(jìn)兩個(gè)塑料系列的研究結(jié)果（改性環(huán)氧樹脂、預(yù)成型體的質(zhì)量、增強(qiáng)的纖維部分、纖維/ 基體的粘附性、較少的孔隙度等）， 從而開啟未來(lái)許多開發(fā)的可能性，以提升定制化復(fù)合材料的性能。另外，還需要與紡織品制造商開展研發(fā)合作，以找到更好的方法，確保以更低的成本生產(chǎn)出具有更高性能的預(yù)成型體。(end)
評(píng)論