Nemetalni materijali koji se koriste u automobilima uključuju plastiku, gumu, ljepila za brtvljenje, tarne materijale, tkanine, staklo i druge materijale. Ovi materijali uključuju različite industrijske sektore kao što su petrokemija, laka industrija, tekstil i građevinski materijali. Stoga je primjena nemetalnih materijala u automobilima odraz kokombinira ekonomsku i tehnološku snagu, a također obuhvaća širok raspon mogućnosti razvoja tehnologije i primjene u povezanim industrijama.
Trenutno, staklena vlakna uzdeprisilni kompozitni materijali koji se primjenjuju u automobilima uključuju termoplastiku ojačanu staklenim vlaknima (QFRTP), termoplastiku ojačanu staklenim vlaknima (GMT), smjese za kalupljenje u limovima (SMC), materijale za kalupljenje za prijenos smole (RTM) i ručno postavljane FRP proizvode.
Glavno ojačanje staklenim vlaknimaPlastika koja se trenutno koristi u automobilima je polipropilen (PP) ojačan staklenim vlaknima, poliamid 66 (PA66) ili PA6 ojačan staklenim vlaknima, te u manjoj mjeri PBT i PPO materijali.
Ojačani PP (polipropilen) proizvodi posjeduju visoku krutost i žilavost, a njihova se mehanička svojstva mogu poboljšati nekoliko puta, čak i višestruko. Ojačani PP koristi se u područjima skao što je uredski namještaj, na primjer dječje stolice s visokim naslonom i uredske stolice; također se koristi u aksijalnim i centrifugalnim ventilatorima unutar rashladne opreme kao što su hladnjaci i klima uređaji.
Ojačani PA (poliamidni) materijali već se koriste u putničkim i gospodarskim vozilima, obično za proizvodnju malih funkcionalnih dijelova. Primjeri uključuju zaštitne poklopce za kućišta brava, klinove za osiguranje, ugrađene matice, papučice za gas, štitnike za mjenjače i ručke za otvaranje. Ako je materijal odabran od strane proizvođača dijela nestabilankvaliteta, proizvodni proces nije odgovarajući ili materijal nije dobro osušen, može doći do loma slabih dijelova u proizvodu.
S automZbog sve veće potražnje domaće industrije za laganim i ekološki prihvatljivim materijalima, strane automobilske industrije sve više naginju korištenju GMT (staklenih termoplastičnih materijala) materijala kako bi zadovoljile potrebe strukturnih komponenti. To je uglavnom zbog GMT-ove izvrsne žilavosti, kratkog ciklusa kalupljenja, visoke proizvodne učinkovitosti, niskih troškova obrade i nezagađujuće prirode, što ga čini jednim od materijala 21. stoljeća. GMT se prvenstveno koristi u proizvodnji višenamjenskih nosača, nosača armaturne ploče, okvira sjedala, štitnika motora i nosača akumulatora u osobnim vozilima. Na primjer, Audi A6 i A4 koji trenutno proizvodi FAW-Volkswagen koriste GMT materijale, ali nisu postigli lokaliziranu proizvodnju.
Poboljšati ukupnu kvalitetu automobila kako bi uhvatili korak s međunarodnim naprednim razinama i postigli evZa smanjenje težine, smanjenje vibracija i smanjenje buke, domaće jedinice provele su istraživanje o proizvodnji i procesima oblikovanja proizvoda GMT materijala. Imaju kapacitet za masovnu proizvodnju GMT materijala, a proizvodna linija s godišnjom proizvodnjom od 3000 tona GMT materijala izgrađena je u Jiangyinu, Jiangsu. Domaći proizvođači automobila također koriste GMT materijale u dizajnu nekih modela i započeli su serijsku probnu proizvodnju.
Masa za kalupljenje u obliku ploča (SMC) važna je termoreaktivna plastika ojačana staklenim vlaknima. Zbog svojih izvrsnih performansi, mogućnosti proizvodnje u velikim razmjerima i sposobnosti postizanja površina razreda A, intenzivno se koristi u automobilima. Trenutno se primjenjujestrani SMC materijali u automobilskoj industriji postigli su novi napredak. Glavna upotreba SMC-a u automobilima je u pločama karoserije, što čini 70% upotrebe SMC-a. Najbrži rast bilježe strukturne komponente i dijelovi prijenosa. Očekuje se da će se u sljedećih pet godina upotreba SMC-a u automobilima povećati za 22% do 71%, dok će u ostalim industrijama porast biti od 13% do 35%.
Status aplikacijes i Razvojni trendovi
1. Smjesa za kalupljenje ploča ojačana staklenim vlaknima (SMC) s visokim sadržajem sve se više koristi u strukturnim komponentama automobila. Prvi put je prikazan u strukturnim dijelovima na dva Fordova modela (Explorer i Ranger) 1995. godine. Zbog svoje multifunkcionalnosti, naširoko se smatra da ima prednosti u konstrukcijskom dizajnu, što dovodi do njegove široke primjene u automobilskim nadzornim pločama, sustavima upravljanja, sustavima hladnjaka i sustavima elektroničkih uređaja.
Gornji i donji nosači koje je oblikovala američka tvrtka Budd koriste kompozitni materijal koji sadrži 40% staklenih vlakana u nezasićenom poliesteru. Ova prednja struktura od dva dijela zadovoljava zahtjeve korisnika, s prednjim krajem donje kabine koji se pruža prema naprijed. Gornji brnosač je fiksiran na prednji krov i prednju konstrukciju karoserije, dok donji nosač radi u sprezi sa sustavom hlađenja. Ova dva nosača međusobno su povezana i surađuju s nadstrešnicom automobila i strukturom karoserije kako bi stabilizirali prednji kraj.
2. Primjena materijala od smjese za kalupljenje u lim (SMC) niske gustoće: SMC niske gustoće ima specifičnu težinuy od 1,3, a praktične primjene i testovi su pokazali da je 30% lakši od standardnog SMC-a koji ima specifičnu težinu od 1,9. Korištenje ovog SMC niske gustoće može smanjiti težinu dijelova za oko 45% u usporedbi sa sličnim dijelovima izrađenim od čelika. Sve unutarnje ploče i unutrašnjost novog krova modela Corvette '99 General Motorsa u SAD-u izrađeni su od SMC-a niske gustoće. Osim toga, SMC niske gustoće također se koristi u vratima automobila, poklopcima motora i poklopcima prtljažnika.
3. Ostale primjene SMC-a u automobilima, osim ranije spomenutih novih uporaba, uključuju proizvodnju varionas druge dijelove. To uključuje vrata kabine, krovove na napuhavanje, okvire branika, prtljažna vrata, štitnike za sunce, panele karoserije, krovne odvodne cijevi, bočne trake šupe za automobile i sanduke za kamione, među kojima je najveća upotreba u vanjskim panelima karoserije. Što se tiče statusa domaće primjene, s uvođenjem tehnologije proizvodnje osobnih automobila u Kini, SMC je prvi put usvojen u putničkim vozilima, uglavnom korištenim u odjeljcima za rezervne gume i kosturima odbojnika. Trenutačno se također primjenjuje u gospodarskim vozilima za dijelove kao što su pokrovne ploče upornih potpora, ekspanzijski spremnici, stezaljke za brzinu vodova, velike/male pregrade, sklopovi pokrova za usis zraka i još mnogo toga.
GFRP kompozitni materijalAutomobilske lisnate opruge
Metoda prijenosa smole (RTM) uključuje prešanje smole u zatvoreni kalup koji sadrži staklena vlakna, nakon čega slijedi stvrdnjavanje na sobnoj temperaturi ili toplinom. U usporedbi s listom MoldiSloženom (SMC) metodom, RTM nudi jednostavniju proizvodnu opremu, niže troškove kalupa i izvrsna fizička svojstva proizvoda, ali je prikladna samo za srednju i malu proizvodnju. Trenutačno su automobilski dijelovi proizvedeni RTM metodom u inozemstvu prošireni na pokrivače cijelog tijela. Nasuprot tome, u Kini, RTM tehnologija kalupljenja za proizvodnju automobilskih dijelova još uvijek je u fazi razvoja i istraživanja, nastojeći dosegnuti proizvodne razine sličnih stranih proizvoda u pogledu mehaničkih svojstava sirovina, vremena stvrdnjavanja i specifikacija gotovog proizvoda. Automobilski dijelovi razvijeni i istraženi u zemlji koristeći RTM metodu uključuju vjetrobranska stakla, stražnja vrata prtljažnika, difuzore, krovove, odbojnike i stražnja podizna vrata za Fukang automobile.
Međutim, kako brže i učinkovitije primijeniti RTM proces na automobile, zahtjevizmjene materijala za strukturu proizvoda, razina performansi materijala, standardi ocjenjivanja i postizanje A-razreda površina pitanja su koja zabrinjavaju u automobilskoj industriji. To su također preduvjeti za široku primjenu RTM-a u proizvodnji automobilskih dijelova.
Zašto FRP
Iz perspektive proizvođača automobila, FRP (plastika ojačana vlaknima) u usporedbi s dr.er materijala, vrlo je privlačan alternativni materijal. Uzimajući SMC/BMC (Smjesa za kalupljenje u obliku lima/Smjesa za kalupljenje u rasutom stanju) kao primjere:
* Ušteda na težini
* Integracija komponenti
* Fleksibilnost dizajna
* Znatno niža investicija
* Olakšava integraciju antenskih sustava
* Dimenzijska stabilnost (nizak koeficijent linearnog toplinskog širenja, usporediv s čelikom)
* Održava visoke mehaničke performanse u uvjetima visoke temperature
Kompatibilan s E-coating (elektroničkim lakiranjem)
Vozači kamiona dobro su svjesni da je otpor zraka, poznat i kao otpor, uvijek bio značajan avratašci za kamione. Velika prednja površina kamiona, visoka šasija i prikolice četvrtastog oblika čine ih posebno osjetljivima na otpor zraka.
Za suprotstavljanjeotpor zraka, što neizbježno povećava opterećenje motora, što je brzina veća, otpor je veći. Povećano opterećenje zbog otpora zraka dovodi do veće potrošnje goriva. Kako bi smanjili otpor vjetra koji imaju kamioni i time smanjili potrošnju goriva, inženjeri su namučili glavu. Uz usvajanje aerodinamičkog dizajna za kabinu, dodani su mnogi uređaji za smanjenje otpora zraka na okviru i stražnjem dijelu prikolice. Koji su to uređaji dizajnirani za smanjenje otpora vjetra na kamionima?
Krovni/bočni deflektori
Krovni i bočni deflektori prvenstveno su dizajnirani da spriječe vjetar od izravnog udara u kutiju za teret kvadratnog oblika, preusmjeravajući većinu zraka da glatko struji preko i oko gornjih i bočnih dijelova prikolice, umjesto da izravno utječe na prednji dio prikolice. trager, što uzrokuje značajan otpor. Pravilno nagnuti i po visini podešeni deflektori mogu znatno smanjiti otpor koji uzrokuje prikolica.
Bočne pragove automobila
Bočne lajsne na vozilu služe za izglađivanje stranica šasije, integrirajući je neprimjetno s karoserijom automobila. Prekrivaju elemente poput bočnih spremnika plina i spremnika goriva, smanjujući njihovu prednju površinu izloženu vjetru, čime se omogućuje glatkiji protok zraka bez stvaranja turbulencije.
Nisko postavljen Bumper
Odbojnik koji se proteže prema dolje smanjuje protok zraka koji ulazi ispod vozila, što pomaže u smanjenju otpora koji stvara trenje između šasije izrak. Dodatno, neki odbojnici s rupama za vodilice ne samo da smanjuju otpor vjetra, već i usmjeravaju protok zraka prema kočionim bubnjevima ili kočionim diskovima, pomažući u hlađenju kočionog sustava vozila.
Bočni deflektori prtljažnika
Deflektori na stranama prtljažnika pokrivaju dio kotača i smanjuju udaljenost između prtljažnika i tla. Ovaj dizajn smanjuje protok zraka koji ulazi sa strane ispod vozila. Budući da prekrivaju dio kotača, oni se deflirajuČimbenici također smanjuju turbulenciju uzrokovanu interakcijom između guma i zraka.
Stražnji deflektor
Dizajnirano da ometat zračni vrtlozi straga, usmjerava protok zraka, čime se smanjuje aerodinamički otpor.
Dakle, koji se materijali koriste za izradu deflektora i poklopaca na kamionima? Prema onome što sam shvatio, na visoko konkurentnom tržištu stakloplastika (poznata i kao plastika ojačana staklom ili GRP) omiljena je zbog svoje lagane težine, velike čvrstoće, otpornosti na koroziju i rpouzdanost među ostalim svojstvima.
Stakloplastika je kompozitni materijal koji koristi staklena vlakna i njihove proizvode (kao što su tkanina od staklenih vlakana, prostirka, pređa itd.) kao ojačanje, sa sintetičkom smolom koja služi kao materijal matrice.
Deflektori/poklopci od stakloplastike
Europa je počela koristiti staklena vlakna u automobilima već 1955. godine, s ispitivanjima na karoserijama modela STM-II. Godine 1970. Japan je koristio stakloplastike za proizvodnju ukrasnih poklopaca za automobilske kotače, a 1971. Suzuki je napravio poklopce motora i branike od stakloplastike. 1950-ih, Ujedinjeno Kraljevstvo je počelo koristiti stakloplastike, zamjenjujući prijašnje kompozitne kabine od čelika i drva, poput onih u Ford S21 i automobili na tri kotača, koji su donijeli potpuno novi i manje kruti stil vozilima tog doba.
Domaće u Kini, neki mProizvođači su obavili opsežan rad na razvoju karoserija vozila od stakloplastike. Na primjer, FAW je vrlo rano uspješno razvio poklopce motora od stakloplastike i kabine s ravnim nosom i preklopnim krovom. Trenutno je uporaba proizvoda od stakloplastike u srednjim i teškim kamionima u Kini prilično raširena, uključujući motore s dugim nosompoklopci, branici, prednji poklopci, krovni poklopci kabine, bočne letvice i deflektori. Poznati domaći proizvođač deflektora, Dongguan Caiji Fiberglass Co., Ltd., primjer je toga. Čak su i neke od luksuznih velikih kabina za spavanje u cijenjenim američkim dugonosnim kamionima izrađene od stakloplastike.
Lagan, visoke čvrstoće, otporan na koroziju-otporan, široko korišten u vozilima
Zbog niske cijene, kratkog ciklusa proizvodnje i velike fleksibilnosti dizajna, materijali od stakloplastike naširoko se koriste u mnogim aspektima proizvodnje kamiona. Na primjer, prije nekoliko godina domaći kamioni imali su monoton i krut dizajn, a personalizirani vanjski stil bio je neuobičajen. Naglim razvojem domaćih autocesta, kojeh uvelike stimulirao prijevoz na duge relacije, poteškoće u oblikovanju personaliziranog izgleda kabine od cijelog čelika, visoki troškovi dizajna kalupa i problemi poput hrđe i curenja u zavarenim konstrukcijama od više panela naveli su mnoge proizvođače da odaberu staklena vlakna za krovne pokrove kabine.
Trenutno mnogi kamioni koriste fiberglass materijali za prednje poklopce i branike.
Fiberglas se odlikuje laganom težinom i velikom čvrstoćom, s gustoćom u rasponu između 1,5 i 2,0. To je samo oko četvrtine do petine gustoće ugljičnog čelika i čak niže od gustoće aluminija. U usporedbi s čelikom 08F, stakloplastika debljine 2,5 mm ima ačvrstoća ekvivalentna čeliku debljine 1 mm. Osim toga, stakloplastika se može fleksibilno dizajnirati prema potrebama, nudeći bolji ukupni integritet i izvrsnu proizvodnost. Omogućuje fleksibilan izbor procesa oblikovanja na temelju oblika, namjene i količine proizvoda. Proces oblikovanja je jednostavan, često zahtijeva samo jedan korak, a materijal ima dobru otpornost na koroziju. Može se oduprijeti atmosferskim uvjetima, vodi i uobičajenim koncentracijama kiselina, baza i soli. Stoga mnogi kamioni trenutno koriste materijale od stakloplastike za prednje branike, prednje poklopce, bočne pragove i deflektore.
Vrijeme objave: 02. siječnja 2024
