一种碳纤维夹芯结构动车头罩的成型方法与流程

本发明属于动车头罩技术领域，具体涉及一种碳纤维夹芯结构动车头罩的成型方法。

背景技术：

目前，轨道交通动车车辆的头罩一般采用铝合金型材作为结构梁，按照头罩所需弧度进行弯型后焊接固定于车体底架上，再将头罩外曲面分为多块曲面，将铝板按照每块曲面的形状进行冲压成型，再通过焊接工艺拼焊到铝合金型材骨架上，最后通过敲击的方式进行弧度修整而成。铝板结合铝型材骨架的头罩不适合大面积整体成型，刚度差，易变形，而且重量大。

碳纤维夹芯结构复合材料是由pvc功能性泡沫和碳纤维层板复合而成，在减重方面具有突出优势，同时具备极其优良的阻燃性能，产品成型后尺寸稳定，适合大面积整体成型。中国发明申请专利201610168076.4提供了一种碳纤维增强树脂基复合材料轨道车辆车头罩的制备方法，但通过该制备方法制备的头罩产品在成型过程中无法定位内部安装面。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种碳纤维夹芯结构动车头罩的成型方法，通过该成型方法能获得质量轻、尺寸稳定、可定位内部安装面的头罩。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种碳纤维夹芯结构动车头罩的成型方法，包括以下步骤：

1)在主模两侧的底部均水平安装法兰边模具，并确保法兰边模具的一侧伸入主模内部；

2)在主模、法兰边模具和下模上涂抹脱模剂；

3)按照工艺铺层要求将第一层碳纤维织物铺设于主模和下模上，要求第一层碳纤维织物充分覆盖主模、下模以及法兰边模具；

4)在第一层碳纤维织物铺放完成后，在真空的条件下将树脂注入第一层碳纤维织物内并确保树脂完全渗透在第一层碳纤维织物中；树脂注入完毕后，利用树脂体系所需固化工艺进行固化，固化后冷却到室温；

5)拆除法兰边模具，并将下模安装到主模两侧的底部，并确保主模与下模的内侧面对齐；

6)按照工艺铺层依次铺放pvc功能性泡沫和第二层碳纤维织物，要求第二层碳纤维织物充分覆盖第一次成型的区域以及下模；

7)材料铺放完毕后，在真空的条件下，将树脂注入第二层碳纤维织物内，并保证树脂完全渗透于pvc功能性泡沫和第二层碳纤维织物中；树脂注入完毕后，利用树脂体系所需固化工艺进行固化，固化后冷却到室温；

8)固化完成后，先将下模从主模上拆除，再将产品从主模上脱离，产品脱模完成。

利用本发明的成型方法制作头罩时，先利用法兰边模具制作产品垂直受力的安装面，在铺设第一层碳纤维织物后垂直受力的安装面已成型并具有一定厚度，然后拆除法兰边模具并安装下模进行pvc功能性泡沫和第二层碳纤维织物的铺设，以制作产品。

优选的，步骤1)中还在主模内侧对应设置侧窗、灯仓和检修门的位置分别安装第一安装块、第二安装快和第三安装块；步骤2)中在第一安装块、第二安装快和第三安装块涂抹脱模剂。

第一安装块、第二安装快和第三安装块可保证产品成型时划分出设置侧窗、灯仓和检修门的接口，同时也有利于产品脱模。

优选的，步骤1)中先将第一安装块、第二安装快和第三安装块用酒精或丙酮清洗干净，再安装到主模上。

优选的，步骤2)中脱模剂需涂抹3次以上，每次间隔10分钟。

优选的，步骤8)中产品从主模上脱离时第一安装块、第二安装快和第三安装块随产品一起从主模上脱离，最后将第一安装块、第二安装快和第三安装块从产品上拆除，产品脱模完成。

优选的，步骤4)中，在铺层后的第一层碳纤维织物表面依次铺放脱模布、隔离膜、导流网和导流管，然后用密封胶条和真空袋将整个系统密封并抽真空；树脂注入完毕后，通过将整个模具放入烘箱中进行初步加热固化，加热温度为60℃，加热6h，加热完成后静置于烘箱中冷却直至室温。

优选的，相邻两根导流管之间的间距设置为200mm。

优选的，步骤7)中，在第二层碳纤维织物表面依次铺放脱模布、隔离膜、导流网和导流管，然后用密封胶条和真空袋将整个系统密封并抽真空；树脂注入完毕后，通过将整个模具放入烘箱中进行初步加热固化，加热温度为60℃，加热6h，加热完成后静置于烘箱中冷却直至室温.

优选的，步骤7)中，在初步固化完成后，再依次设置加热温度为80℃、加热2h，加热温度100℃、加热2h进行加热固化，加热完成后静置于烘箱中冷却直至室温。

本发明的有益效果是：

(1)成型的产品质量轻，对于具有同样性能的产品，本发明制作的产品相比铝板结合铝型材骨架结构制成的可减重35％；

(2)产品可整体成型，无需进行焊接；

(3)成型的产品刚度好，尺寸稳定，具有良好的隔热和隔音性能，已通过din5510-2:2009中易燃等级s4、烟雾等级sr2、融滴等级st2验证。

(4)一次性投入成本低，本发明只需复合材料模具配合局部的安装块即可实现。

附图说明

图1是本发明的结构图；

图2是图1中第一安装块、第二安装块和第三安装块的示意图；

图3是本发明中主模和下模的结构图；

图4是本发明主模和法兰边模具连接时的示意图；

图5是本发明主模和下模连接时的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

一种碳纤维夹芯结构动车头罩的成型方法，利用如图1～5所示的模具制作头罩，该成型方法包括以下步骤：

1)先将第一安装块11、第二安装快12和第三安装块13用酒精或丙酮清洗干净，再将第一安装块11、第二安装快12和第三安装块13分别安装到主模1内侧对应设置侧窗、灯仓和检修门的位置；然后在主模1两侧的底部均水平安装法兰边模具3，并确保法兰边模具3的一侧伸入主模1内部；

2)在主模1、第一安装块11、第二安装快12、第三安装块13、法兰边模具3和下模2上涂抹脱模剂，其中脱模剂需涂抹3次以上，每次间隔10分钟；

3)按照工艺铺层要求将第一层碳纤维织物4铺设于主模1和下模2上，要求第一层碳纤维织物4充分覆盖主模1、第一安装块11、第二安装快12、第三安装块13、下模2以及法兰边模具3；

4)在第一层碳纤维织物4铺放完成后，再在第一层碳纤维织物4表面依次铺放脱模布、隔离膜、导流网、导流管等辅料，特别在布置导流管时，注意每根导流管间距必须保证在200mm，然后用密封胶条和真空袋膜将整个系统密封，密封过程过中，需保留一个抽真空接口和一个注树脂接口；在密封抽真空的条件下，将准备好的树脂通过保留的注树脂接口注入密封系统内，在整个树脂注入过程中，保证树脂完全渗透于碳纤维织物中；树脂注入完毕后，将整个模具放入烘箱中进行初步加热固化，优选加热方式为60℃加热6h，加热完成后静置于烘箱中进行冷却至室温；

5)拆除用于成型垂直受力安装面的法兰边模具3，并将下模2安装到主模1两侧的底部，并确保主模1与下模2的内侧面对齐；

6)按照工艺铺层依次铺放pvc功能性泡沫5和第二层碳纤维织物6，要求第二层碳纤维织物6充分覆盖第一次成型的区域以及下模2；

7)材料铺放完毕后，再依次铺放脱模布、隔离膜、导流网、导流管等辅料，特别在布置导流管时，注意每根导流管间距必须保证在200mm，然后用密封胶条和真空袋膜将整个系统密封，密封过程过中，需保留一个抽真空接口和一个注树脂接口；在密封抽真空的条件下，将准备好的树脂通过保留的注树脂接口注入密封系统内，在整个树脂注入过程中，保证树脂完全渗透于pvc功能性泡沫和碳纤维织物中。树脂注入完毕后，将整个模具放入烘箱中进行初步加热固化，优选加热方式为60℃加热6h，加热完成后静置于烘箱中进行冷却至室温。

进一步地，步骤7)中，在初步固化完成后，再依次按照80℃加热2h、100℃加热2h的方式加热固化，加热完成后静置于烘箱中冷却直至室温。

8)固化完成后，先将下模3从主模1上拆除，再将产品从主模1上脱离(此时各个安装块会随产品一起从主模1上脱离)，最后将安装块从产品上拆除，产品脱模完成。

本发明获得的产品具有良好的防火性能，已通过din5510-2:2009中易燃等级s4、烟雾等级sr2、融滴等级st2。产品有害物质限量可满足tb/t3139《机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量》相关要求，满足uic651子弹冲击性能要求。产品已经在200km动车上试验考核2年，无异常情况发生。