Anvendelsen af ​​glasfiberkompositmaterialer i biler og lastbiler

De ikke-metalliske materialer, der anvendes i biler, omfatter plastik, gummi, klæbende tætningsmidler, friktionsmaterialer, stoffer, glas og andre materialer. Disse materialer involverer forskellige industrisektorer såsom petrokemi, let industri, tekstiler og byggematerialer. Derfor er anvendelsen af ​​ikke-metalliske materialer i biler en afspejling af cokombineret økonomisk og teknologisk styrke, og den omfatter også en bred vifte af teknologiudvikling og anvendelsesmuligheder i relaterede industrier.

I øjeblikket er glasfibertøjlentvungne kompositmaterialer anvendt i biler omfatter glasfiberforstærket termoplast (QFRTP), glasfibermåtteforstærket termoplast (GMT), pladestøbningsmasser (SMC), harpiksoverførselsstøbningsmaterialer (RTM) og håndlagte FRP-produkter.

Den vigtigste glasfiberforstærkningced plast, der anvendes i biler i øjeblikket er glasfiberforstærket polypropylen (PP), glasfiberforstærket polyamid 66 (PA66) eller PA6, og i mindre grad PBT- og PPO-materialer.

Forstærkede PP (polypropylen) produkter har høj stivhed og sejhed, og deres mekaniske egenskaber kan forbedres flere gange, endda flere gange. Forstærket PP anvendes i områder ssåsom kontormøbler, for eksempel i højryggede børnestole og kontorstole; det bruges også i aksial- og centrifugalventilatorer inden for køleudstyr som køleskabe og klimaanlæg.

Forstærkede PA (polyamid) materialer bruges allerede i både passager- og erhvervskøretøjer, typisk til fremstilling af små funktionelle dele. Eksempler omfatter beskyttelsesdæksler til låsehuse, forsikringskiler, indlejrede møtrikker, gaspedaler, gearskifteafskærmninger og åbningshåndtag. Hvis materialet valgt af delproducenten er ustabiltkvalitet, fremstillingsprocessen er uhensigtsmæssig, eller materialet ikke er ordentligt tørret, kan det føre til brud på svage dele i produktet.

Med automSom følge af industriens stigende efterspørgsel efter lette og miljøvenlige materialer, hælder udenlandske bilindustrier mere til at bruge GMT-materialer (glasmåtte termoplast) til at opfylde behovene for strukturelle komponenter. Dette skyldes hovedsageligt GMTs fremragende sejhed, korte støbecyklus, høje produktionseffektivitet, lave forarbejdningsomkostninger og ikke-forurenende natur, hvilket gør det til et af materialerne i det 21. århundrede. GMT bruges primært til produktion af multifunktionelle beslag, instrumentbrætbeslag, sæderammer, motorafskærmninger og batteribeslag i personbiler. For eksempel bruger Audi A6 og A4 i øjeblikket produceret af FAW-Volkswagen GMT-materialer, men har ikke opnået lokal produktion.

At forbedre den overordnede kvalitet af biler for at indhente internationale avancerede niveauer og opnåe vægtreduktion, vibrationsreduktion og støjreduktion har indenlandske enheder udført forskning i produktion og produktstøbningsprocesser af GMT-materialer. De har kapacitet til masseproduktion af GMT-materialer, og en produktionslinje med en årlig produktion på 3000 tons GMT-materiale er blevet bygget i Jiangyin, Jiangsu. Indenlandske bilproducenter bruger også GMT-materialer i designet af nogle modeller og er begyndt at producere batchforsøg.

Sheet molding compound (SMC) er en vigtig glasfiberforstærket termohærdende plast. På grund af dens fremragende ydeevne, produktionskapacitet i stor skala og evnen til at opnå overflader i A-grad, er den blevet flittigt brugt i biler. I øjeblikket er anvendelsen afudenlandske SMC-materialer i bilindustrien har gjort nye fremskridt. Den største brug af SMC i biler er i karrosseripaneler, der tegner sig for 70% af SMC-forbruget. Den hurtigste vækst er inden for strukturelle komponenter og transmissionsdele. I de næste fem år forventes brugen af ​​SMC i biler at stige med 22% til 71%, mens væksten i andre industrier vil være 13% til 35%.

Ansøgningsstatuss og udviklingstendenser

1. Højindholdsglasfiberforstærket pladestøbningsmasse (SMC) bliver i stigende grad brugt i bilkonstruktionskomponenter. Det blev først demonstreret i strukturelle dele på to Ford-modeller (Explorer og Ranger) i 1995. På grund af dens multifunktionalitet anses den i vid udstrækning for at have fordele i strukturelt design, hvilket fører til dens udbredte anvendelse i instrumentbrætter til biler, styresystemer, radiatorsystemer og elektroniske enhedssystemer.

De øvre og nedre beslag støbt af det amerikanske firma Budd bruger et kompositmateriale indeholdende 40% glasfiber i umættet polyester. Denne todelte front-end-struktur opfylder brugernes krav, hvor den forreste ende af den nederste kabine strækker sig fremad. Den øverste bracket er fastgjort på den forreste baldakin og den forreste kropsstruktur, mens det nederste beslag fungerer sammen med kølesystemet. Disse to beslag er forbundet med hinanden og samarbejder med bilens baldakin og karrosseristrukturen for at stabilisere forenden.

2. Anvendelsen af ​​SMC-materialer med lav densitet: SMC med lav densitet har en specifik vægty på 1,3, og praktiske anvendelser og test har vist, at den er 30 % lettere end standard SMC, som har en vægtfylde på 1,9. Brug af denne SMC med lav densitet kan reducere vægten af ​​dele med omkring 45 % sammenlignet med lignende dele lavet af stål. Alle indvendige paneler og nye taginteriører i Corvette '99-modellen fra General Motors i USA er lavet af lavdensitet SMC. Derudover bruges SMC med lav densitet også i bildøre, motorhjelme og bagagerumsdæksler.

3. Andre anvendelser af SMC i biler, ud over de nye anvendelser, der er nævnt tidligere, omfatter produktion af varioos andre dele. Disse omfatter førerhusdøre, oppustelige tage, kofangerskeletter, lastdøre, solskærme, karosseripaneler, tagafvandingsrør, sidelister til bilskure og lastbilbokse, hvoraf den største brug er i udvendige karrosseripaneler. Med hensyn til indenlandsk ansøgningsstatus, med introduktionen af ​​personbilproduktionsteknologi i Kina, blev SMC først vedtaget i personbiler, hovedsagelig brugt i reservedæksrum og kofangerskeletter. I øjeblikket anvendes det også i erhvervskøretøjer til dele som stiverrumsdækplader, ekspansionsbeholdere, linjehastighedsklemmer, store/små skillevægge, luftindtagsskærmsamlinger og mere.

GFRP kompositmaterialeAutomotive bladfjedre

Resin Transfer Molding (RTM)-metoden involverer at presse harpiks ind i en lukket form, der indeholder glasfibre, efterfulgt af hærdning ved stuetemperatur eller med varme. Sammenlignet med Sheet Molding Compound (SMC) metode, RTM tilbyder enklere produktionsudstyr, lavere støbeomkostninger og fremragende fysiske egenskaber af produkterne, men den er kun egnet til mellem- og småskala produktion. I øjeblikket er autodele, der er produceret efter RTM-metoden i udlandet, blevet udvidet til at omfatte hele kropsbeklædninger. I modsætning hertil er RTM-støbningsteknologien til fremstilling af bildele i Kina stadig i udviklings- og forskningsstadiet, der stræber efter at nå produktionsniveauerne for lignende udenlandske produkter med hensyn til mekaniske egenskaber for råmaterialer, hærdningstid og færdige produktspecifikationer. De bildele, der er udviklet og undersøgt indenlandsk ved hjælp af RTM-metoden, omfatter forruder, bagklapper, diffusorer, tage, kofangere og bageste løftedøre til Fukang-biler.

Men hvordan man hurtigere og mere effektivt anvender RTM-processen på biler, kræver detmaterialer til produktstruktur, niveauet af materialeydeevne, evalueringsstandarder og opnåelse af overflader i A-grad er problemstillinger i bilindustrien. Dette er også forudsætningerne for den udbredte anvendelse af RTM i fremstillingen af ​​bildele.

Hvorfor Frp

Fra bilproducenternes perspektiv er FRP (fiberforstærket plast) sammenlignet med andreeh materialer, er et meget attraktivt alternativt materiale. Tage SMC/BMC (Sheet Molding Compound/Bulk Molding Compound) som eksempler:

* Vægtbesparelser
* Komponentintegration
* Designfleksibilitet
* Betydelig lavere investering
* Letter integrationen af ​​antennesystemer
* Dimensionsstabilitet (lav koefficient for lineær termisk udvidelse, sammenlignelig med stål)
* Bevarer høj mekanisk ydeevne under høje temperaturforhold
Kompatibel med E-coating (elektronisk maling)

Lastbilchauffører er udmærket klar over, at luftmodstand, også kendt som modstand, altid har været en væsentlig adversary for lastbiler. Det store frontareal af lastbiler, høje chassis og firkantede trailere gør dem særligt modtagelige for luftmodstand.

At modvirkeluftmodstand, som uundgåeligt øger motorens belastning, jo hurtigere hastighed, jo større modstand. Den øgede belastning på grund af luftmodstand fører til højere brændstofforbrug. For at mindske lastbilernes vindmodstand og dermed sænke brændstofforbruget, har ingeniører knoklet. Ud over at anvende aerodynamiske designs til kabinen, er der tilføjet mange enheder for at reducere luftmodstanden på stellet og den bagerste del af traileren. Hvad er disse enheder designet til at reducere vindmodstanden på lastbiler?

Tag-/sideafvisere

Tag- og sidedeflektorerne er primært designet til at forhindre, at vinden direkte rammer den firkantede lastkasse, og omdirigerer det meste af luften til jævnt at strømme over og omkring de øverste og sidedele af traileren i stedet for direkte at ramme fronten af ​​traileren. stieh, hvilket forårsager betydelig modstand. Korrekt vinklede og højdejusterede deflektorer kan i høj grad reducere modstanden forårsaget af traileren.

Bil sideskørter

Sideskørter på et køretøj tjener til at udglatte siderne af chassiset og integrerer det problemfrit med bilens krop. De dækker elementer som sidemonterede gastanke og brændstoftanke, hvilket reducerer deres frontale område, der er udsat for vinden, og letter dermed en jævnere luftstrøm uden at skabe turbulens.

Lavt placeret Bumper

Den nedadgående kofanger reducerer luftstrømmen, der kommer ind under køretøjet, hvilket hjælper med at mindske modstanden fra friktionen mellem chassiset ogluft. Derudover reducerer nogle kofangere med styrehuller ikke kun vindmodstanden, men leder også luftstrømmen mod bremsetromlerne eller bremseskiverne, hvilket hjælper med afkølingen af ​​køretøjets bremsesystem.

Lastkasse sideafvisere

Deflektorerne på siderne af bagagerummet dækker en del af hjulene og reducerer afstanden mellem bagagerummet og jorden. Dette design mindsker luftstrømmen, der kommer ind fra siderne under køretøjet. Fordi de dækker en del af hjulene, afbøjes disseaktorer reducerer også turbulensen forårsaget af interaktionen mellem dækkene og luften.

Bageste deflektor

Designet til at forstyrret lufthvirvlerne bagtil strømliner det luftstrømmen og reducerer derved aerodynamisk modstand.

Så hvilke materialer bruges til at lave deflektorer og dæksler på lastbiler? Ud fra hvad jeg har fundet ud af, er glasfiber (også kendt som glasforstærket plast eller GRP) på det stærkt konkurrenceprægede marked foretrukket på grund af sin lette vægt, høje styrke, korrosionsbestandighed og reliabilitet blandt andre ejendomme.

Glasfiber er et kompositmateriale, der bruger glasfibre og deres produkter (såsom glasfiberdug, måtte, garn osv.) som forstærkning, med syntetisk harpiks, der tjener som matrixmateriale.

Glasfiberafvisere/covers

Europa begyndte at bruge glasfiber i biler så tidligt som i 1955, med forsøg på STM-II modelkarosserier. I 1970 brugte Japan glasfiber til at fremstille dekorative dæksler til bilhjul, og i 1971 lavede Suzuki motordæksler og fendere af glasfiber. I 1950'erne begyndte Storbritannien at bruge glasfiber, der erstattede de tidligere stål-træ-kompositkabiner, som dem i Ford S21 og trehjulede biler, som bragte en helt ny og mindre stiv stil til den tids køretøjer.

Indenlandsk i Kina er nogle mfabrikanter har gjort omfattende arbejde med at udvikle glasfiberkøretøjskarosserier. For eksempel har FAW ret tidligt udviklet motordæksler i glasfiber og fladnæsede, flip-top kabiner. I øjeblikket er brugen af ​​glasfiberprodukter i mellemstore og tunge lastbiler i Kina ret udbredt, herunder langnæset motordæksler, kofangere, frontdæksler, kabinetagdæksler, sideskørter og deflektorer. En velkendt indenlandsk producent af deflektorer, Dongguan Caiji Fiberglass Co., Ltd., eksemplificerer dette. Selv nogle af de luksuriøse store sovekabiner i beundrede amerikanske lastbiler med lang næse er lavet af glasfiber.

Letvægts, højstyrke, korrosion-resistent, meget brugt i køretøjer

På grund af dets lave omkostninger, korte produktionscyklus og stærke designfleksibilitet er glasfibermaterialer meget brugt i mange aspekter af lastbilfremstilling. For et par år siden havde indenlandske lastbiler for eksempel et monotont og stift design, hvor personligt udvendigt design var ualmindeligt. Med den hurtige udvikling af indenlandske motorveje, somh i høj grad stimulerede langdistancetransport, vanskeligheden ved at skabe et personligt kabineudseende fra helt stål, høje formdesignomkostninger og problemer som rust og lækager i flerpanelssvejsede strukturer fik mange producenter til at vælge glasfiber til kabinetagdæksler.

I øjeblikket bruger mange lastbiler fibergglasmaterialer til frontdæksler og kofangere.

Glasfiber er kendetegnet ved sin lette og høje styrke, med en tæthed på mellem 1,5 og 2,0. Dette er kun omkring en fjerdedel til en femtedel af densiteten af ​​kulstofstål og endda lavere end for aluminium. I sammenligning med 08F stål har en 2,5 mm tyk glasfiber enstyrke svarende til 1 mm tykt stål. Derudover kan glasfiber designes fleksibelt efter behov, hvilket giver bedre generel integritet og fremragende fremstillingsevne. Det giver mulighed for et fleksibelt valg af støbeprocesser baseret på produktets form, formål og mængde. Støbeprocessen er enkel, kræver ofte kun et enkelt trin, og materialet har god korrosionsbestandighed. Det kan modstå atmosfæriske forhold, vand og almindelige koncentrationer af syrer, baser og salte. Derfor bruger mange lastbiler i øjeblikket glasfibermaterialer til forkofangere, frontdæksler, sideskørter og deflektorer.