Els materials no metàl·lics utilitzats als automòbils inclouen plàstics, cautxú, segelladors adhesius, materials de fricció, teixits, vidre i altres materials. Aquests materials impliquen diversos sectors industrials com la petroquímica, la indústria lleugera, el tèxtil i els materials de construcció. Per tant, l'aplicació de materials no metàl·lics als automòbils és un reflex de la cocombina la força econòmica i tecnològica, i també abasta una àmplia gamma de capacitats de desenvolupament i aplicació de tecnologia en indústries relacionades.
Actualment, les regnes de fibra de vidreEls materials compostos forçats aplicats als automòbils inclouen termoplàstics reforçats amb fibra de vidre (QFRTP), termoplàstics reforçats amb estora de fibra de vidre (GMT), compostos d'emmotllament de làmines (SMC), materials d'emmotllament per transferència de resina (RTM) i productes FRP col·locats a mà.
El principal reinfor de fibra de vidreEls plàstics cedits que s'utilitzen actualment als automòbils són polipropilè reforçat amb fibra de vidre (PP), poliamida 66 (PA66) o PA6 reforçada amb fibra de vidre i, en menor mesura, materials PBT i PPO.
Els productes de PP reforçat (polipropilè) tenen una gran rigidesa i duresa, i les seves propietats mecàniques es poden millorar diverses vegades, fins i tot diverses vegades. El PP reforçat s'utilitza a les zones scom ara mobles d'oficina, per exemple en cadires infantils amb respatller alt i cadires d'oficina; també s'utilitza en ventiladors axials i centrífugs dins d'equips de refrigeració com refrigeradors i aparells d'aire condicionat.
Els materials de PA reforçat (poliamida) ja s'utilitzen tant en vehicles de passatgers com comercials, normalment per a la fabricació de petites peces funcionals. Alguns exemples inclouen cobertes protectores per a cossos de pany, falques d'assegurança, femelles incrustades, pedals de l'accelerador, protectors de canvi de marxa i nanses d'obertura. Si el material escollit pel fabricant de la peça és inestablequalitat, el procés de fabricació és inadequat o el material no s'asseca correctament, pot provocar la fractura de peces febles del producte.
Amb l'automòbilLa creixent demanda de materials lleugers i respectuosos amb el medi ambient de la indústria otiva, les indústries automobilístiques estrangeres s'estan inclinant més cap a l'ús de materials GMT (termoplàstics de mat de vidre) per satisfer les necessitats dels components estructurals. Això es deu principalment a l'excel·lent duresa de GMT, el cicle de modelat curt, l'alta eficiència de producció, els baixos costos de processament i la naturalesa no contaminant, el que el converteix en un dels materials del segle XXI. GMT s'utilitza principalment en la producció de suports multifuncionals, suports de tauler, marcs de seient, protectors de motor i suports de bateries en vehicles de passatgers. Per exemple, els Audi A6 i A4 produïts actualment per FAW-Volkswagen utilitzen materials GMT, però no han aconseguit una producció localitzada.
Millorar la qualitat general dels automòbils per posar-se al dia amb els nivells avançats internacionals i assolirLa reducció de pes, la reducció de vibracions i la reducció del soroll, les unitats domèstiques han realitzat investigacions sobre els processos de producció i modelat de productes de materials GMT. Tenen capacitat per a la producció massiva de materials GMT i s'ha construït una línia de producció amb una producció anual de 3.000 tones de material GMT a Jiangyin, Jiangsu. Els fabricants d'automòbils nacionals també estan utilitzant materials GMT en el disseny d'alguns models i han començat la producció de proves per lots.
El compost d'emmotllament de làmines (SMC) és un important plàstic termoestable reforçat amb fibra de vidre. A causa del seu excel·lent rendiment, capacitat de producció a gran escala i capacitat d'aconseguir superfícies de grau A, s'ha utilitzat àmpliament en automòbils. Actualment, l'aplicació deEls materials estrangers SMC a la indústria de l'automòbil han fet nous progressos. El principal ús de SMC als automòbils és en panells de carrosseria, que representen el 70% de l'ús de SMC. El creixement més ràpid és en components estructurals i peces de transmissió. En els propers cinc anys, s'espera que l'ús de SMC en automòbils augmenti entre un 22% i un 71%, mentre que en altres indústries, el creixement serà del 13% al 35%.
Estat de l'aplicaciós i Tendències de desenvolupament
1.El compost d'emmotllament de làmines reforçat amb fibra de vidre d'alt contingut (SMC) s'utilitza cada cop més en components estructurals d'automòbil. Es va demostrar per primera vegada en peces estructurals en dos models Ford (Explorer i Ranger) l'any 1995. A causa de la seva multifuncionalitat, es considera àmpliament que té avantatges en el disseny estructural, el que porta a la seva aplicació generalitzada en quadres de comandament d'automòbils, sistemes de direcció, sistemes de radiadors i sistemes de dispositius electrònics.
Els suports superior i inferior modelats per l'empresa nord-americana Budd utilitzen un material compost que conté un 40% de fibra de vidre en polièster insaturat. Aquesta estructura frontal de dues peces compleix els requisits dels usuaris, amb la part davantera de la cabina inferior que s'estén cap endavant. El br superiorEl suport es fixa al dosser davanter i a l'estructura del cos davanter, mentre que el suport inferior funciona conjuntament amb el sistema de refrigeració. Aquests dos suports estan interconnectats i cooperen amb el dosser del cotxe i l'estructura de la carrosseria per estabilitzar la part davantera.
2. L'aplicació de materials compostos de motlle de xapa (SMC) de baixa densitat: SMC de baixa densitat té una gravetat específicay d'1,3, i aplicacions pràctiques i proves han demostrat que és un 30% més lleuger que l'SMC estàndard, que té una gravetat específica d'1,9. L'ús d'aquest SMC de baixa densitat pot reduir el pes de les peces al voltant d'un 45% en comparació amb peces similars fetes d'acer. Tots els panells interiors i els nous interiors del sostre del model Corvette '99 de General Motors als EUA estan fets de SMC de baixa densitat. A més, l'SMC de baixa densitat també s'utilitza en portes de cotxes, capó del motor i tapes del maleter.
3. Altres aplicacions de SMC en automòbils, més enllà dels nous usos esmentats anteriorment, inclouen la producció de varioens altres parts. Aquests inclouen portes de cabina, sostres inflables, esquelets de para-xocs, portes de càrrega, para-sols, panells de carrosseria, canonades de drenatge del sostre, tires laterals de coberts de cotxes i caixes de camions, entre els quals l'ús més gran és en panells de carrosseria exteriors. Pel que fa a l'estat d'aplicació domèstica, amb la introducció de la tecnologia de producció d'automòbils de passatgers a la Xina, SMC es va adoptar per primera vegada en vehicles de passatgers, utilitzat principalment en compartiments de pneumàtics de recanvi i esquelets de para-xocs. Actualment, també s'aplica en vehicles comercials per a peces com plaques de coberta de sala de puntals, tancs d'expansió, pinces de velocitat de línia, particions grans/petites, conjunts de cobertes d'entrada d'aire i molt més.
Material compost GFRPMolles de fulla d'automoció
El mètode d'emmotllament per transferència de resina (RTM) consisteix a prémer la resina en un motlle tancat que conté fibres de vidre, seguit d'un curat a temperatura ambient o amb calor. En comparació amb el Sheet Molding Compound (SMC), RTM ofereix equips de producció més senzills, costos de motlle més baixos i excel·lents propietats físiques dels productes, però només és adequat per a la producció a mitja i petita escala. Actualment, les peces d'automòbil produïdes amb el mètode RTM a l'estranger s'han estès a revestiments de cos sencer. En canvi, a la Xina, la tecnologia d'emmotllament RTM per a la fabricació de peces d'automòbil encara es troba en fase de desenvolupament i investigació, intentant assolir els nivells de producció de productes estrangers similars en termes de propietats mecàniques de la matèria primera, temps de curat i especificacions del producte acabat. Les peces d'automoció desenvolupades i investigades a nivell nacional mitjançant el mètode RTM inclouen parabrises, portons posteriors, difusors, sostres, para-xocs i portes elevables posteriors per als cotxes Fukang.
Tanmateix, com aplicar de manera més ràpida i eficaç el procés RTM als automòbils, el requisitEls canvis de materials per a l'estructura del producte, el nivell de rendiment del material, els estàndards d'avaluació i l'assoliment de superfícies de grau A són temes de preocupació a la indústria de l'automòbil. Aquests són també els requisits previs per a l'adopció generalitzada de RTM en la fabricació de peces d'automoció.
Per què FRP
Des de la perspectiva dels fabricants d'automòbils, FRP (Fiber Reinforced Plastics) en comparació amb altreser materials, és un material alternatiu molt atractiu. Prenent com a exemple SMC/BMC (compost d'emmotllament de fulls/compost d'emmotllament a granel):
* Estalvi de pes
* Integració de components
* Flexibilitat de disseny
* Inversió significativament menor
* Facilita la integració de sistemes d'antena
* Estabilitat dimensional (baix coeficient d'expansió tèrmica lineal, comparable a l'acer)
* Manté un alt rendiment mecànic en condicions d'alta temperatura
Compatible amb E-coating (pintura electrònica)
Els conductors de camions són ben conscients que la resistència de l'aire, també coneguda com a arrossegament, sempre ha estat una aversari per a camions. La gran superfície frontal dels camions, el xassís alt i els remolcs de forma quadrada els fan especialment susceptibles a la resistència de l'aire.
Per contrarestarresistència de l'aire, que inevitablement augmenta la càrrega del motor, com més ràpida és la velocitat, més gran és la resistència. L'augment de càrrega a causa de la resistència de l'aire comporta un major consum de combustible. Per reduir la resistència al vent que experimenten els camions i, per tant, reduir el consum de combustible, els enginyers s'han trencat el cervell. A més d'adoptar dissenys aerodinàmics per a la cabina, s'han afegit molts dispositius per reduir la resistència de l'aire al bastidor i a la part posterior del remolc. Quins són aquests dispositius dissenyats per reduir la resistència del vent als camions?
Sostre/deflectors laterals
El sostre i els deflectors laterals estan dissenyats principalment per evitar que el vent colpeja directament la caixa de càrrega en forma quadrada, redirigint la major part de l'aire per fluir suaument per sobre i al voltant de les parts superior i lateral del remolc, en lloc d'impactar directament la part davantera del remolc. pistaer, que provoca una resistència important. Els deflectors ben inclinats i ajustats en alçada poden reduir considerablement la resistència causada pel remolc.
Faldilles laterals del cotxe
Les faldilles laterals d'un vehicle serveixen per suavitzar els costats del xassís, integrant-lo perfectament amb la carrosseria del cotxe. Cobreixen elements com els dipòsits de gasolina i els dipòsits de combustible muntats lateralment, reduint la seva zona frontal exposada al vent, facilitant així un flux d'aire més suau sense crear turbulències.
Bumpe en posició baixar
El para-xocs que s'estén cap avall redueix el flux d'aire que entra per sota del vehicle, la qual cosa ajuda a disminuir la resistència produïda per la fricció entre el xassís i elaire. A més, alguns para-xocs amb forats de guia no només redueixen la resistència al vent, sinó que també dirigeixen el flux d'aire cap als tambors de fre o els discos de fre, ajudant a la refrigeració del sistema de frenada del vehicle.
Deflectors laterals de la caixa de càrrega
Els deflectors dels laterals de la caixa de càrrega cobreixen part de les rodes i redueixen la distància entre el compartiment de càrrega i el terra. Aquest disseny disminueix el flux d'aire que entra pels laterals sota el vehicle. Com que cobreixen part de les rodes, aquestes es desvienEls ctors també redueixen la turbulència provocada per la interacció entre els pneumàtics i l'aire.
Deflector posterior
Dissenyat per interrompret els vòrtexs d'aire a la part posterior, racionalitza el flux d'aire, reduint així la resistència aerodinàmica.
Aleshores, quins materials s'utilitzen per fer els deflectors i les cobertes dels camions? Pel que he descobert, en el mercat altament competitiu, la fibra de vidre (també coneguda com a plàstic reforçat amb vidre o GRP) és afavorida pel seu pes lleuger, alta resistència, resistència a la corrosió i relegibilitat entre altres propietats.
La fibra de vidre és un material compost que utilitza fibres de vidre i els seus productes (com ara tela de fibra de vidre, estora, fil, etc.) com a reforç, amb resina sintètica com a material de matriu.
Deflectors/cobertes de fibra de vidre
Europa va començar a utilitzar fibra de vidre als automòbils ja l'any 1955, amb proves amb carrosseries model STM-II. El 1970, el Japó va utilitzar fibra de vidre per fabricar cobertes decoratives per a les rodes dels cotxes, i el 1971 Suzuki va fabricar cobertes de motor i parafangs de fibra de vidre. A la dècada de 1950, el Regne Unit va començar a utilitzar fibra de vidre, substituint les anteriors cabines compostes d'acer i fusta, com les del For.d S21 i cotxes de tres rodes, que van aportar un estil totalment nou i menys rígid als vehicles d'aquella època.
A nivell nacional a la Xina, alguns mEls fabricants han realitzat un ampli treball en el desenvolupament de carrosseries de vehicles de fibra de vidre. Per exemple, FAW va desenvolupar amb èxit les cobertes del motor de fibra de vidre i les cabines abatibles de nas plana bastant aviat. Actualment, l'ús de productes de fibra de vidre en camions mitjans i pesats a la Xina està força estès, inclòs el motor de nas llargacobertes, para-xocs, cobertes davanteres, cobertes del sostre de la cabina, faldons laterals i deflectors. Un conegut fabricant nacional de deflectors, Dongguan Caiji Fiberglass Co., Ltd., ho exemplifica. Fins i tot algunes de les luxoses cabines amb llits grans dels admirats camions nord-americans de morro llarg estan fetes de fibra de vidre.
Lleuger, d'alta resistència, corrosió-resistent, molt utilitzat en vehicles
A causa del seu baix cost, cicle de producció curt i gran flexibilitat de disseny, els materials de fibra de vidre s'utilitzen àmpliament en molts aspectes de la fabricació de camions. Per exemple, fa uns anys, els camions domèstics tenien un disseny monòton i rígid, amb un estil exterior personalitzat poc habitual. Amb el ràpid desenvolupament de les carreteres nacionals, queh va estimular molt el transport de llarg recorregut, la dificultat per formar aspectes de cabina personalitzats a partir d'acer sencer, els alts costos de disseny de motlles i problemes com l'òxid i les fuites en estructures soldades de diversos panells van portar molts fabricants a triar fibra de vidre per a cobertes de sostre de cabina.
Actualment, molts camions utilitzen fimaterials de berglass per a cobertes frontals i para-xocs.
La fibra de vidre es caracteritza per la seva lleugeresa i gran resistència, amb una densitat que oscil·la entre 1,5 i 2,0. Això és només entre una quarta part i una cinquena part de la densitat de l'acer al carboni i fins i tot inferior a la de l'alumini. En comparació amb l'acer 08F, una fibra de vidre de 2,5 mm de gruix té unresistència equivalent a l'acer d'1 mm de gruix. A més, la fibra de vidre es pot dissenyar de manera flexible segons les necessitats, oferint una millor integritat general i una excel·lent fabricació. Permet una elecció flexible dels processos d'emmotllament en funció de la forma, el propòsit i la quantitat del producte. El procés d'emmotllament és senzill, sovint només requereix un sol pas i el material té una bona resistència a la corrosió. Pot resistir les condicions atmosfèriques, l'aigua i les concentracions comunes d'àcids, bases i sals. Per tant, actualment molts camions utilitzen materials de fibra de vidre per a para-xocs davanters, cobertes frontals, faldilles laterals i deflectors.
Hora de publicació: 02-gen-2024
