کاربرد مواد کامپوزیت فایبرگلاس در خودروها و کامیون‌ها

مواد غیرفلزی مورد استفاده در خودرو شامل پلاستیک، لاستیک، درزگیرهای چسبنده، مواد اصطکاکی، پارچه، شیشه و سایر مواد است. این مواد بخش‌های مختلف صنعتی مانند پتروشیمی، صنایع سبک، نساجی و مصالح ساختمانی را در بر می‌گیرند. بنابراین، کاربرد مواد غیرفلزی در خودرو، بازتابی از ...قدرت اقتصادی و فناوری را در هم آمیخته و همچنین طیف گسترده‌ای از قابلیت‌های توسعه و کاربرد فناوری در صنایع مرتبط را در بر می‌گیرد.

در حال حاضر، مهار الیاف شیشهمواد کامپوزیتی تحت فشار که در خودروها استفاده می‌شوند شامل ترموپلاستیک‌های تقویت‌شده با الیاف شیشه (QFRTP)، ترموپلاستیک‌های تقویت‌شده با الیاف شیشه (GMT)، ترکیبات قالب‌گیری ورقی (SMC)، مواد قالب‌گیری انتقالی رزین (RTM) و محصولات FRP دست‌ساز هستند.

تقویت کننده اصلی الیاف شیشهپلاستیک‌های مورد استفاده در خودروها در حال حاضر پلی‌پروپیلن (PP) تقویت‌شده با الیاف شیشه، پلی‌آمید ۶۶ (PA66) یا PA6 تقویت‌شده با الیاف شیشه و به میزان کمتر، مواد PBT و PPO هستند.

محصولات PP (پلی پروپیلن) تقویت شده دارای استحکام و چقرمگی بالایی هستند و خواص مکانیکی آنها را می‌توان چندین بار، حتی چندین برابر، بهبود بخشید. PP تقویت شده در مناطقی استفاده می‌شود که ...مانند مبلمان اداری، به عنوان مثال در صندلی‌های پشتی بلند کودکان و صندلی‌های اداری؛ همچنین در فن‌های محوری و گریز از مرکز در تجهیزات تبرید مانند یخچال و تهویه مطبوع استفاده می‌شود.

مواد تقویت‌شده PA (پلی‌آمید) در حال حاضر در خودروهای سواری و تجاری، معمولاً برای ساخت قطعات کوچک کاربردی، استفاده می‌شوند. نمونه‌هایی از این مواد شامل پوشش‌های محافظ برای بدنه قفل، گوه‌های بیمه، مهره‌های تعبیه‌شده، پدال‌های گاز، محافظ‌های دنده و دستگیره‌های بازکننده است. اگر ماده انتخاب‌شده توسط سازنده قطعه ناپایدار باشد،کیفیت پایین، فرآیند تولید نامناسب یا خشک نشدن مناسب مواد، می‌تواند منجر به شکستگی قطعات ضعیف در محصول شود.

با خودکاربا افزایش تقاضای صنایع خودروسازی برای مواد سبک و سازگار با محیط زیست، صنایع خودروسازی خارجی برای رفع نیازهای اجزای سازه‌ای، بیشتر به سمت استفاده از مواد GMT (ترموپلاستیک‌های تشک شیشه‌ای) متمایل شده‌اند. این امر عمدتاً به دلیل استحکام عالی GMT، چرخه قالب‌گیری کوتاه، راندمان بالای تولید، هزینه‌های پایین پردازش و ماهیت غیرآلاینده آن است که آن را به یکی از مواد قرن بیست و یکم تبدیل می‌کند. GMT در درجه اول در تولید براکت‌های چند منظوره، براکت‌های داشبورد، قاب صندلی، محافظ موتور و براکت‌های باتری در وسایل نقلیه سواری استفاده می‌شود. به عنوان مثال، آئودی A6 و A4 که در حال حاضر توسط FAW-Volkswagen تولید می‌شوند، از مواد GMT استفاده می‌کنند، اما به تولید محلی نرسیده‌اند.

بهبود کلی کیفیت خودروها برای رسیدن به سطوح پیشرفته بین‌المللی و دستیابی به ...واحدهای داخلی، با هدف کاهش وزن، کاهش لرزش و کاهش صدا، تحقیقاتی در مورد فرآیندهای تولید و قالب‌گیری محصول با مواد GMT انجام داده‌اند. آنها ظرفیت تولید انبوه مواد GMT را دارند و یک خط تولید با تولید سالانه ۳۰۰۰ تن مواد GMT در جیانگ‌یین، جیانگ‌سو ساخته شده است. تولیدکنندگان خودرو داخلی نیز از مواد GMT در طراحی برخی مدل‌ها استفاده می‌کنند و تولید آزمایشی دسته‌ای را آغاز کرده‌اند.

آمیزه قالب‌گیری ورقی (SMC) یک پلاستیک ترموست تقویت‌شده با الیاف شیشه مهم است. به دلیل عملکرد عالی، قابلیت تولید در مقیاس بزرگ و توانایی دستیابی به سطوح درجه A، به طور گسترده در خودروها مورد استفاده قرار گرفته است. در حال حاضر، کاربردمواد SMC خارجی در صنعت خودرو پیشرفت‌های جدیدی داشته‌اند. کاربرد اصلی SMC در خودروها در پنل‌های بدنه است که 70 درصد از مصرف SMC را تشکیل می‌دهد. سریع‌ترین رشد در اجزای ساختاری و قطعات گیربکس است. انتظار می‌رود در پنج سال آینده، استفاده از SMC در خودروها 22 درصد به 71 درصد افزایش یابد، در حالی که در سایر صنایع، این رشد 13 درصد به 35 درصد خواهد بود.

وضعیت درخواستو روندهای توسعه

۱. ترکیب قالب‌گیری ورقی تقویت‌شده با الیاف شیشه (SMC) با محتوای بالا به طور فزاینده‌ای در قطعات سازه‌ای خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده برای اولین بار در قطعات سازه‌ای دو مدل فورد (E) به کار گرفته شد.xplorer و Ranger) در سال ۱۹۹۵. به دلیل چندمنظوره بودن، به طور گسترده به عنوان ماده‌ای با مزایایی در طراحی سازه در نظر گرفته می‌شود که منجر به کاربرد گسترده آن در داشبورد خودرو، سیستم‌های فرمان، سیستم‌های رادیاتور و سیستم‌های دستگاه‌های الکترونیکی شده است.

براکت‌های بالایی و پایینی که توسط شرکت آمریکایی Budd قالب‌گیری شده‌اند، از یک ماده کامپوزیتی حاوی ۴۰٪ الیاف شیشه در پلی‌استر غیراشباع استفاده می‌کنند. این ساختار دو تکه جلویی، نیازهای کاربر را برآورده می‌کند و انتهای جلویی کابین پایینی به سمت جلو امتداد می‌یابد. قسمت بالاییجک روی سایبان جلو و ساختار بدنه جلویی ثابت شده است، در حالی که براکت پایینی در ارتباط با سیستم خنک‌کننده کار می‌کند. این دو براکت به هم متصل هستند و با سایبان خودرو و ساختار بدنه برای تثبیت قسمت جلویی همکاری می‌کنند.

۲. کاربرد مواد مرکب قالب‌گیری ورقی با چگالی کم (SMC): SMC با چگالی کم، وزن مخصوصی داردy برابر با ۱.۳ است و کاربردها و آزمایش‌های عملی نشان داده‌اند که ۳۰٪ سبک‌تر از SMC استاندارد است که وزن مخصوص ۱.۹ دارد. استفاده از این SMC با چگالی کم می‌تواند وزن قطعات را در مقایسه با قطعات مشابه ساخته شده از فولاد حدود ۴۵٪ کاهش دهد. تمام پنل‌های داخلی و قسمت‌های داخلی سقف جدید مدل Corvette '99 توسط جنرال موتورز در ایالات متحده از SMC با چگالی کم ساخته شده‌اند. علاوه بر این، SMC با چگالی کم در درب‌های خودرو، کاپوت موتور و درب صندوق عقب نیز استفاده می‌شود.

۳. سایر کاربردهای SMC در خودروها، فراتر از کاربردهای جدیدی که قبلاً ذکر شد، شامل تولید انواع مختلفقطعات دیگر ما. این قطعات شامل درهای کابین، سقف‌های بادی، اسکلت سپر، درهای بار، آفتابگیرها، پنل‌های بدنه، لوله‌های زهکشی سقف، نوارهای کناری انبار خودرو و جعبه‌های کامیون می‌شود که بیشترین کاربرد آن در پنل‌های بدنه خارجی است. در مورد وضعیت کاربرد داخلی، با معرفی فناوری تولید خودروهای سواری در چین، SMC برای اولین بار در خودروهای سواری به کار گرفته شد که عمدتاً در محفظه‌های لاستیک زاپاس و اسکلت سپر استفاده می‌شد. در حال حاضر، در خودروهای تجاری نیز برای قطعاتی مانند صفحات پوشش اتاقک کمکی، مخازن انبساط، گیره‌های سرعت خط، پارتیشن‌های بزرگ/کوچک، مجموعه‌های پوشش ورودی هوا و موارد دیگر استفاده می‌شود.

مواد کامپوزیت GFRPفنرهای برگی خودرو

روش قالب‌گیری انتقالی رزین (RTM) شامل فشردن رزین به درون یک قالب بسته حاوی الیاف شیشه و به دنبال آن پخت در دمای اتاق یا با گرما است. در مقایسه با قالب‌گیری ورقیروش RTM با استفاده از ng Compound (SMC) تجهیزات تولید ساده‌تر، هزینه‌های قالب‌گیری کمتر و خواص فیزیکی عالی محصولات را ارائه می‌دهد، اما فقط برای تولید در مقیاس متوسط ​​و کوچک مناسب است. در حال حاضر، قطعات خودرو تولید شده با روش RTM در خارج از کشور به پوشش‌های تمام بدنه نیز گسترش یافته‌اند. در مقابل، در داخل چین، فناوری قالب‌گیری RTM برای تولید قطعات خودرو هنوز در مرحله توسعه و تحقیق است و تلاش می‌شود از نظر خواص مکانیکی مواد اولیه، زمان پخت و مشخصات محصول نهایی به سطح تولید محصولات مشابه خارجی برسد. قطعات خودرو که با استفاده از روش RTM در داخل کشور توسعه یافته و مورد تحقیق قرار گرفته‌اند شامل شیشه جلو، درب عقب، دیفیوزر، سقف، سپر و درب‌های بالابر عقب برای خودروهای فوکانگ هستند.

با این حال، چگونه می‌توان فرآیند RTM را سریع‌تر و مؤثرتر در خودروها به کار برد، نیازملاحظات مربوط به ساختار محصول، سطح عملکرد مواد، استانداردهای ارزیابی و دستیابی به سطوح درجه A از مسائل مورد توجه در صنعت خودرو هستند. این موارد همچنین پیش‌نیازهای پذیرش گسترده RTM در تولید قطعات خودرو هستند.

چرا FRP

از دیدگاه تولیدکنندگان خودرو، FRP (پلاستیک‌های تقویت‌شده با الیاف) در مقایسه با سایر موادمواد er، یک ماده جایگزین بسیار جذاب است. به عنوان مثال، SMC/BMC (ترکیب قالب‌گیری ورقی/ترکیب قالب‌گیری حجمی) را در نظر بگیرید:

* صرفه‌جویی در وزن
* یکپارچه‌سازی اجزا
* انعطاف‌پذیری در طراحی
* سرمایه‌گذاری به طور قابل توجهی کمتر
* ادغام سیستم‌های آنتن را تسهیل می‌کند
* پایداری ابعادی (ضریب انبساط حرارتی خطی پایین، قابل مقایسه با فولاد)
* حفظ عملکرد مکانیکی بالا در شرایط دمای بالا
سازگار با پوشش الکترونیکی (نقاشی الکترونیکی)

رانندگان کامیون به خوبی می‌دانند که مقاومت هوا، که به عنوان نیروی درگ نیز شناخته می‌شود، همیشه عامل مهمی بوده است.دشمنی برای کامیون‌ها. ناحیه جلوی وسیع کامیون‌ها، شاسی بلندها و تریلرهای مربع شکل، آنها را به طور ویژه در برابر مقاومت هوا آسیب‌پذیر می‌کند.

برای مقابلهمقاومت هوا، که به ناچار بار موتور را افزایش می‌دهد، هر چه سرعت بیشتر باشد، مقاومت بیشتر است. افزایش بار ناشی از مقاومت هوا منجر به مصرف سوخت بیشتر می‌شود. برای کاهش مقاومت باد که کامیون‌ها با آن مواجه هستند و در نتیجه مصرف سوخت کمتر، مهندسان مغز خود را به کار انداخته‌اند. علاوه بر اتخاذ طرح‌های آیرودینامیکی برای کابین، دستگاه‌های زیادی برای کاهش مقاومت هوا روی شاسی و قسمت عقب تریلر اضافه شده‌اند. این دستگاه‌ها برای کاهش مقاومت باد در کامیون‌ها چه هستند؟

بادگیرهای سقف/جانبی

بادگیرهای سقف و کناری در درجه اول برای جلوگیری از برخورد مستقیم باد به جعبه بار مربع شکل طراحی شده‌اند و بیشتر هوا را به جای اینکه مستقیماً به جلوی مسیر برخورد کند، به آرامی در قسمت‌های بالایی و کناری تریلر جریان می‌دهند.که باعث مقاومت قابل توجهی می‌شود. منحرف‌کننده‌های زاویه‌دار و تنظیم‌شده با ارتفاع مناسب می‌توانند مقاومت ناشی از تریلر را تا حد زیادی کاهش دهند.

رکاب‌های جانبی خودرو

رکاب‌های کناری در یک وسیله نقلیه برای صاف کردن کناره‌های شاسی و ادغام یکپارچه آن با بدنه خودرو استفاده می‌شوند. آن‌ها عناصری مانند باک‌های بنزین و سوخت نصب شده در کنار را می‌پوشانند و سطح جلویی آن‌ها را که در معرض باد قرار دارد کاهش می‌دهند و در نتیجه جریان هوای روان‌تری را بدون ایجاد تلاطم فراهم می‌کنند.

برآمدگی کم ارتفاعr

سپر رو به پایین، جریان هوای ورودی به زیر خودرو را کاهش می‌دهد که به کاهش مقاومت ایجاد شده توسط اصطکاک بین شاسی و بدنه کمک می‌کند.هوا. علاوه بر این، برخی از سپرها با سوراخ‌های هدایت نه تنها مقاومت در برابر باد را کاهش می‌دهند، بلکه جریان هوا را به سمت درام‌های ترمز یا دیسک‌های ترمز هدایت می‌کنند و به خنک شدن سیستم ترمز خودرو کمک می‌کنند.

منحرف‌کننده‌های جانبی جعبه بار

منحرف‌کننده‌های باد در کناره‌های جعبه بار، بخشی از چرخ‌ها را می‌پوشانند و فاصله بین محفظه بار و زمین را کاهش می‌دهند. این طراحی، جریان هوای ورودی از کناره‌های زیر خودرو را کاهش می‌دهد. از آنجا که این منحرف‌کننده‌ها بخشی از چرخ‌ها را می‌پوشانند،همچنین، این فیلترها تلاطم ناشی از تعامل بین لاستیک‌ها و هوا را کاهش می‌دهند.

منحرف کننده عقب

طراحی شده برای ایجاد اختلالدر گرداب‌های هوا در عقب، جریان هوا را ساده می‌کند و در نتیجه نیروی پسای آیرودینامیکی را کاهش می‌دهد.

خب، از چه موادی برای ساخت منحرف‌کننده‌ها و پوشش‌های کامیون‌ها استفاده می‌شود؟ از آنچه من متوجه شده‌ام، در بازار بسیار رقابتی، فایبرگلاس (که به عنوان پلاستیک تقویت‌شده با شیشه یا GRP نیز شناخته می‌شود) به دلیل سبکی، استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی و ... مورد توجه قرار گرفته است.قابلیت اطمینان در میان سایر ویژگی‌ها.

فایبرگلاس یک ماده کامپوزیتی است که از الیاف شیشه و محصولات آن (مانند پارچه الیاف شیشه، حصیر، نخ و غیره) به عنوان تقویت‌کننده استفاده می‌کند و رزین مصنوعی به عنوان ماده ماتریس عمل می‌کند.

بادگیر/پوشش‌های فایبرگلاس

اروپا استفاده از فایبرگلاس در خودروها را از اوایل سال ۱۹۵۵ با آزمایش‌هایی روی بدنه‌های مدل STM-II آغاز کرد. در سال ۱۹۷۰، ژاپن از فایبرگلاس برای ساخت پوشش‌های تزئینی چرخ‌های خودرو استفاده کرد و در سال ۱۹۷۱ سوزوکی پوشش‌های موتور و گلگیرها را از فایبرگلاس ساخت. در دهه ۱۹۵۰، بریتانیا شروع به استفاده از فایبرگلاس کرد و جایگزین کابین‌های کامپوزیتی فولادی-چوبی قبلی، مانند کابین‌های موجود در ...d S21 و ماشین‌های سه‌چرخ، که سبکی کاملاً جدید و کمتر سفت و سخت را برای وسایل نقلیه آن دوران به ارمغان آوردند.

در داخل کشور چین، برخی از متولیدکنندگان کارهای گسترده‌ای در زمینه توسعه بدنه‌های خودروهای فایبرگلاس انجام داده‌اند. به عنوان مثال، شرکت FAW خیلی زود با موفقیت پوشش‌های موتور فایبرگلاس و کابین‌های تخت و تاشو را توسعه داد. در حال حاضر، استفاده از محصولات فایبرگلاس در کامیون‌های متوسط ​​و سنگین در چین بسیار گسترده است، از جمله کامیون‌های موتوری با دماغه بلند.پوشش‌ها، سپرها، پوشش‌های جلو، پوشش‌های سقف کابین، رکاب‌های جانبی و بادشکن‌ها. شرکت فایبرگلاس دونگ‌گوان کایجی، تولیدکننده‌ی داخلی مشهور بادشکن‌ها، نمونه‌ای از این موارد است. حتی برخی از کابین‌های بزرگ و لوکس خواب‌دار در کامیون‌های دماغه‌ی دراز تحسین‌شده‌ی آمریکایی از فایبرگلاس ساخته شده‌اند.

سبک، استحکام بالا، مقاوم در برابر خوردگیمقاوم، به طور گسترده در وسایل نقلیه استفاده می‌شود

به دلیل هزینه کم، چرخه تولید کوتاه و انعطاف‌پذیری بالای طراحی، مواد فایبرگلاس به طور گسترده در بسیاری از جنبه‌های ساخت کامیون مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، چند سال پیش، کامیون‌های داخلی طراحی یکنواخت و سفت و سختی داشتند و سبک بیرونی شخصی‌سازی شده آنها رایج نبود. با توسعه سریع بزرگراه‌های داخلی، که...حمل و نقل طولانی مدت را به شدت تحریک کرد، دشواری در ایجاد ظاهر کابین شخصی از فولاد کامل، هزینه‌های بالای طراحی قالب و مسائلی مانند زنگ زدگی و نشت در سازه‌های جوش داده شده چند پنلی، بسیاری از تولیدکنندگان را به انتخاب فایبرگلاس برای پوشش سقف کابین سوق داد.

در حال حاضر، بسیاری از کامیون‌ها از فیبر استفاده می‌کنند.مواد برگلاس برای پوشش‌های جلو و سپرها.

فایبرگلاس با وزن سبک و استحکام بالا مشخص می‌شود و چگالی آن بین ۱.۵ تا ۲.۰ است. این تنها حدود یک چهارم تا یک پنجم چگالی فولاد کربنی و حتی کمتر از آلومینیوم است. در مقایسه با فولاد 08F، فایبرگلاس با ضخامت ۲.۵ میلی‌متر دارای ...استحکامی معادل فولاد با ضخامت ۱ میلی‌متر. علاوه بر این، فایبرگلاس را می‌توان با توجه به نیازها به صورت انعطاف‌پذیر طراحی کرد که یکپارچگی کلی بهتر و قابلیت تولید عالی را ارائه می‌دهد. این امر امکان انتخاب انعطاف‌پذیر فرآیندهای قالب‌گیری را بر اساس شکل، هدف و مقدار محصول فراهم می‌کند. فرآیند قالب‌گیری ساده است و اغلب فقط به یک مرحله نیاز دارد و این ماده مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد. می‌تواند در برابر شرایط جوی، آب و غلظت‌های معمول اسیدها، بازها و نمک‌ها مقاومت کند. بنابراین، بسیاری از کامیون‌ها در حال حاضر از مواد فایبرگلاس برای سپرهای جلو، پوشش‌های جلو، رکاب‌های جانبی و بادشکن‌ها استفاده می‌کنند.