کاربرد مواد کامپوزیت فایبرگلاس در خودروها و کامیون ها

مواد غیرفلزی مورد استفاده در خودروها شامل پلاستیک، لاستیک، درزگیرهای چسب، مواد اصطکاکی، پارچه، شیشه و مواد دیگر می باشد. این مواد شامل بخش های مختلف صنعتی مانند پتروشیمی، صنایع سبک، نساجی و مصالح ساختمانی می شود. بنابراین، استفاده از مواد غیر فلزی در خودروها بازتابی از همکاری استاز قدرت اقتصادی و فناوری برخوردار است و همچنین طیف گسترده ای از توسعه فناوری و قابلیت های کاربردی در صنایع مرتبط را در بر می گیرد.

در حال حاضر، مهار فیبر شیشه ایمواد کامپوزیت اجباری مورد استفاده در خودروها شامل ترموپلاستیک‌های تقویت‌شده با الیاف شیشه (QFRTP)، ترموپلاستیک‌های تقویت‌شده با الیاف شیشه (GMT)، ترکیبات قالب‌گیری ورق (SMC)، مواد قالب‌گیری انتقال رزین (RTM) و محصولات FRP دستی می‌شوند.

تقویت کننده فیبر شیشه ای اصلیپلاستیک های ced مورد استفاده در خودروها در حال حاضر پلی پروپیلن تقویت شده با الیاف شیشه (PP)، پلی آمید تقویت شده با الیاف شیشه 66 (PA66) یا PA6 و تا حدی مواد PBT و PPO هستند.

محصولات تقویت شده PP (پلی پروپیلن) دارای استحکام و چقرمگی بالایی هستند و خواص مکانیکی آنها را می توان چندین بار، حتی چندین بار بهبود بخشید. PP تقویت شده در مناطق s استفاده می شودمانند مبلمان اداری، به عنوان مثال در صندلی های کودک و صندلی های اداری. همچنین در فن های محوری و گریز از مرکز در تجهیزات تبرید مانند یخچال و تهویه مطبوع استفاده می شود.

مواد تقویت شده PA (پلی آمید) در حال حاضر در وسایل نقلیه مسافری و تجاری، معمولاً برای ساخت قطعات کاربردی کوچک استفاده می شود. به عنوان مثال می توان به پوشش های محافظ بدنه قفل، گوه های بیمه، مهره های تعبیه شده، پدال های دریچه گاز، محافظ های تعویض دنده و دستگیره های بازکننده اشاره کرد. اگر ماده انتخاب شده توسط سازنده قطعه ناپایدار باشدکیفیت، فرآیند تولید نامناسب است، یا مواد به درستی خشک نشده است، می تواند منجر به شکستگی قطعات ضعیف در محصول شود.

با اتوماتتقاضای فزاینده صنعت اویو برای مواد سبک وزن و سازگار با محیط زیست، صنایع خودروسازی خارجی بیشتر به سمت استفاده از مواد GMT (ترموپلاستیک تشک شیشه ای) برای رفع نیازهای اجزای ساختاری متمایل شده اند. این عمدتا به دلیل چقرمگی عالی GMT، چرخه قالب گیری کوتاه، راندمان تولید بالا، هزینه های پردازش پایین و طبیعت غیر آلاینده است که آن را به یکی از مواد قرن بیست و یکم تبدیل کرده است. GMT عمدتاً در تولید براکت‌های چند منظوره، براکت‌های داشبورد، قاب صندلی‌ها، محافظ موتور و براکت‌های باتری در خودروهای 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 دست پیدا نکرده‌اند.

بهبود کیفیت کلی خودروها برای رسیدن به سطوح پیشرفته بین المللی و دستیابی بهکاهش وزن، کاهش ارتعاش، و کاهش نویز، واحدهای داخلی تحقیقاتی را در مورد فرآیندهای تولید و قالب‌گیری محصول از مواد GMT انجام داده‌اند. آنها ظرفیت تولید انبوه مواد GMT را دارند و یک خط تولید با تولید سالانه 3000 تن مواد GMT در Jiangyin، Jiangsu ساخته شده است. خودروسازان داخلی نیز در طراحی برخی از مدل ها از مواد GMT استفاده می کنند و تولید آزمایشی دسته ای را آغاز کرده اند.

ترکیب قالب‌گیری ورق (SMC) یک پلاستیک گرماسخت تقویت‌شده با الیاف شیشه است. به دلیل عملکرد عالی، قابلیت تولید در مقیاس بزرگ و توانایی دستیابی به سطوح درجه A، به طور گسترده در خودروها استفاده شده است. در حال حاضر، کاربردمواد SMC خارجی در صنعت خودرو پیشرفت جدیدی داشته است. عمده استفاده از SMC در خودروها در پنل های بدنه است که 70 درصد از استفاده از SMC را تشکیل می دهد. سریعترین رشد در اجزای ساختاری و قطعات انتقال است. پیش بینی می شود در پنج سال آینده استفاده از SMC در خودرو با 22 درصد به 71 درصد افزایش یابد در حالی که در سایر صنایع این رشد بین 13 تا 35 درصد خواهد بود.

وضعیت برنامهs و روند توسعه

1. ترکیب قالب گیری ورق تقویت شده با فیبر شیشه ای با محتوای بالا (SMC) به طور فزاینده ای در اجزای ساختاری خودرو استفاده می شود. اولین بار در قطعات ساختاری در دو مدل فورد (Explorer and Ranger) در سال 1995. به دلیل چند منظوره بودن آن، به طور گسترده ای دارای مزایایی در طراحی ساختاری در نظر گرفته می شود که منجر به کاربرد گسترده آن در داشبورد خودرو، سیستم های فرمان، سیستم های رادیاتور و سیستم های دستگاه های الکترونیکی می شود.

براکت های بالایی و پایینی که توسط شرکت آمریکایی Budd ساخته شده اند از یک ماده کامپوزیت حاوی 40٪ الیاف شیشه در پلی استر غیر اشباع استفاده می کنند. این ساختار دو تکه جلویی نیازهای کاربر را برآورده می کند و قسمت جلویی کابین پایینی به جلو کشیده می شود. br بالاآکت روی سایبان جلو و ساختار بدنه جلو ثابت می شود، در حالی که براکت پایینی در ارتباط با سیستم خنک کننده کار می کند. این دو براکت به هم متصل هستند و با سایبان خودرو و ساختار بدنه برای تثبیت قسمت جلو همکاری می کنند.

2. کاربرد مواد ترکیبی قالب گیری ورق با چگالی کم (SMC): SMC با چگالی کم وزن مخصوص دارد.y از 1.3، و کاربردها و آزمایشات عملی نشان داده است که 30٪ سبک تر از SMC استاندارد است که وزن مخصوص آن 1.9 است. استفاده از این SMC با چگالی کم می تواند وزن قطعات را در مقایسه با قطعات مشابه ساخته شده از فولاد تا حدود 45 درصد کاهش دهد. تمام پانل های داخلی و سقف های داخلی جدید مدل Corvette '99 توسط جنرال موتورز در ایالات متحده آمریکا از SMC با چگالی کم ساخته شده است. علاوه بر این، SMC با چگالی کم در درب‌های خودرو، کاپوت موتور و درب صندوق عقب نیز استفاده می‌شود.

3. از دیگر کاربردهای SMC در خودروها، فراتر از کاربردهای جدیدی که قبلاً ذکر شد، می توان به تولید vario اشاره کردما سایر قسمت ها اینها عبارتند از درهای کابین، پشت بام های بادی، اسکلت سپرها، درهای بار، آفتابگیرها، پانل های بدنه، لوله های زهکشی سقف، نوارهای جانبی سوله ماشین و جعبه کامیون، که در میان آنها بیشترین استفاده در پانل های بدنه خارجی است. با توجه به وضعیت کاربرد داخلی، با معرفی فناوری تولید خودروهای سواری در چین، SMC برای اولین بار در وسایل نقلیه سواری مورد استفاده قرار گرفت که عمدتاً در محفظه تایرهای یدکی و اسکلت سپر استفاده می شود. در حال حاضر، آن را در وسایل نقلیه تجاری برای قطعاتی مانند صفحات پوششی اتاق استرات، مخازن انبساط، گیره های سرعت خط، پارتیشن های بزرگ/کوچک، مجموعه های پوششی ورودی هوا و غیره استفاده می شود.

مواد مرکب GFRPفنرهای برگ خودرو

روش قالب گیری انتقال رزین (RTM) شامل فشار دادن رزین به یک قالب بسته حاوی الیاف شیشه است و به دنبال آن در دمای اتاق یا با گرما پخت می شود. در مقایسه با ورق مولدیبا روش ng Compound (SMC)، RTM تجهیزات تولید ساده‌تر، هزینه‌های قالب کمتر و خواص فیزیکی عالی محصولات را ارائه می‌دهد، اما فقط برای تولید در مقیاس متوسط ​​و کوچک مناسب است. در حال حاضر، قطعات خودرویی که به روش RTM در خارج از کشور تولید می‌شوند، به پوشش‌های تمام بدنه نیز تعمیم یافته‌اند. در مقابل، در داخل کشور چین، فناوری قالب‌گیری RTM برای ساخت قطعات خودرو هنوز در مرحله توسعه و تحقیق است و تلاش می‌کند تا به سطوح تولید محصولات مشابه خارجی از نظر خواص مکانیکی مواد خام، زمان پخت و مشخصات محصول نهایی برسد. قطعات خودرویی که در داخل کشور با استفاده از روش RTM توسعه یافته و مورد تحقیق قرار گرفته اند عبارتند از شیشه جلو، درب عقب، دیفیوزر، سقف، سپر و درهای بالابر عقب برای خودروهای فوکانگ.

با این حال، چگونگی اعمال سریعتر و موثرتر فرآیند RTM در خودروها، نیاز استتغییرات مواد برای ساختار محصول، سطح عملکرد مواد، استانداردهای ارزیابی و دستیابی به سطوح درجه A از موضوعات مورد توجه در صنعت خودرو هستند. اینها همچنین پیش نیازهای پذیرش گسترده RTM در تولید قطعات خودرو هستند.

چرا FRP

از دیدگاه خودروسازان، FRP (پلاستیک های تقویت شده با الیاف) در مقایسه با سایرینمواد، یک ماده جایگزین بسیار جذاب است. در نظر گرفتن SMC/BMC (ترکیب قالب‌گیری ورق / ترکیب قالب‌گیری فله) به عنوان مثال:

* کاهش وزن
* یکپارچه سازی اجزا
* انعطاف در طراحی
* سرمایه گذاری به میزان قابل توجهی کمتر است
* یکپارچه سازی سیستم های آنتن را تسهیل می کند
* پایداری ابعادی (ضریب کم انبساط حرارتی خطی، قابل مقایسه با فولاد)
* عملکرد مکانیکی بالا را در شرایط دمای بالا حفظ می کند
سازگار با E-coating (نقاشی الکترونیکی)

رانندگان کامیون به خوبی می‌دانند که مقاومت هوا، که به عنوان درگ نیز شناخته می‌شود، همیشه یک عامل مهم بوده استدشمن برای کامیون ها قسمت جلویی بزرگ کامیون ها، شاسی بلندها و تریلرهای مربع شکل آنها را به ویژه در برابر مقاومت هوا حساس می کند.

برای مقابلهمقاومت هوا، که به ناچار بار موتور را افزایش می دهد، هر چه سرعت بیشتر باشد، مقاومت بیشتر می شود. افزایش بار ناشی از مقاومت هوا منجر به مصرف سوخت بیشتر می شود. برای کاهش مقاومت در برابر باد توسط کامیون ها و در نتیجه کاهش مصرف سوخت، مهندسان مغز خود را به هم ریخته اند. علاوه بر اتخاذ طرح های آیرودینامیکی برای کابین، دستگاه های زیادی برای کاهش مقاومت هوا در قاب و قسمت عقب تریلر اضافه شده است. این وسایل برای کاهش مقاومت در برابر باد در کامیون ها چیست؟

منافذ سقف / جانبی

سقف و منحرف کننده های جانبی عمدتاً برای جلوگیری از برخورد مستقیم باد به جعبه بار مربعی شکل طراحی شده اند و بیشتر هوا را به سمتی هدایت می کنند که به آرامی در اطراف و اطراف قسمت های بالایی و جانبی تریلر جریان یابد، نه اینکه مستقیماً با جلوی تریلر برخورد کند. دنبالهer که باعث مقاومت قابل توجهی می شود. منحرف کننده های دارای زاویه مناسب و تنظیم ارتفاع می توانند مقاومت ناشی از تریلر را تا حد زیادی کاهش دهند.

دامن بغل ماشین

رکاب‌های کناری خودرو برای صاف کردن کناره‌های شاسی و یکپارچه‌سازی آن با بدنه خودرو کار می‌کنند. آنها عناصری مانند مخازن گاز و مخازن سوخت را می پوشانند و سطح جلویی آنها را در معرض باد کاهش می دهند، بنابراین جریان هوای صاف را بدون ایجاد تلاطم تسهیل می کنند.

Bumpe در موقعیت پایینr

سپر رو به پایین جریان هوای ورودی به زیر خودرو را کاهش می دهد که به کاهش مقاومت تولید شده توسط اصطکاک بین شاسی و خودرو کمک می کند.هوا علاوه بر این، برخی از سپرها با سوراخ های راهنما نه تنها مقاومت باد را کاهش می دهند، بلکه جریان هوا را به سمت درام ترمز یا دیسک های ترمز هدایت می کنند و به خنک شدن سیستم ترمز خودرو کمک می کنند.

منحرف کننده های جانبی جعبه بار

منحرف کننده های طرفین جعبه بار بخشی از چرخ ها را می پوشانند و فاصله بین محفظه بار و زمین را کاهش می دهند. این طراحی باعث کاهش جریان هوای ورودی از دو طرف زیر خودرو می شود. چون قسمتی از چرخ ها را می پوشانند، اینها منحرف می شوندهمچنین تلاطم ناشی از تعامل بین لاستیک و هوا را کاهش می دهند.

دفکتور عقب

برای ایجاد اختلال طراحی شده استبا چرخش هوا در عقب، جریان هوا را روان می کند و در نتیجه کشش آیرودینامیکی را کاهش می دهد.

بنابراین، چه موادی برای ساخت منحرف کننده ها و پوشش های کامیون ها استفاده می شود؟ از آنچه من جمع آوری کرده ام، در بازار بسیار رقابتی، فایبرگلاس (همچنین به عنوان پلاستیک تقویت شده با شیشه یا GRP شناخته می شود) به دلیل سبک وزن، استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر خوردگی مورد علاقه است.قابل قبولی در میان خواص دیگر

فایبرگلاس یک ماده کامپوزیتی است که از الیاف شیشه و محصولات آن (مانند پارچه الیاف شیشه، حصیر، نخ و غیره) به عنوان تقویت کننده استفاده می کند و رزین مصنوعی به عنوان ماده ماتریکس عمل می کند.

منافذ فایبرگلاس / پوشش

اروپا از اوایل سال 1955 استفاده از فایبرگلاس را در خودروها با آزمایش روی بدنه های مدل STM-II آغاز کرد. در سال 1970، ژاپن از فایبرگلاس برای تولید روکش‌های تزئینی برای چرخ‌های خودرو استفاده کرد و سوزوکی در سال 1971 روکش‌های موتور و گلگیرها را از فایبرگلاس ساخت. در دهه 1950، انگلستان شروع به استفاده از فایبرگلاس کرد، و جایگزین کابین های کامپوزیت فولاد و چوب قبلی، مانند کابین های Ford S21 و خودروهای سه چرخ که سبکی کاملاً جدید و کمتر سفت و سخت را برای وسایل نقلیه آن دوران به ارمغان آوردند.

در داخل کشور چین، برخی از مترتولید کنندگان کار گسترده ای در توسعه بدنه خودروهای فایبرگلاس انجام داده اند. به عنوان مثال، FAW در اوایل با موفقیت روکش موتورهای فایبرگلاس و کابین های با دماغه تخت و روکش را توسعه داد. در حال حاضر، استفاده از محصولات فایبرگلاس در کامیون های متوسط ​​و سنگین در چین بسیار گسترده است، از جمله موتور دماغه بلند.روکش ها، سپرها، روکش های جلو، روکش های سقف کابین، رکاب های جانبی و انحراف ها. یک تولید کننده معروف داخلی منحرف کننده ها، Dongguan Caiji Fiberglass Co., Ltd.، نمونه ای از این موضوع است. حتی برخی از کابین‌های بزرگ لوکس در کامیون‌های دماغ بلند آمریکایی که تحسین برانگیز است، از فایبرگلاس ساخته شده‌اند.

سبک وزن، با استحکام بالا، خوردگی-مقاوم، به طور گسترده در وسایل نقلیه استفاده می شود

به دلیل هزینه کم، چرخه تولید کوتاه و انعطاف پذیری طراحی قوی، مواد فایبرگلاس به طور گسترده در بسیاری از جنبه های تولید کامیون استفاده می شود. به عنوان مثال، چند سال پیش، کامیون‌های داخلی طراحی یکنواخت و سفت و سخت داشتند و طراحی ظاهری شخصی‌شده غیرمعمول بود. با توسعه سریع بزرگراه های داخلی، کهh حمل و نقل طولانی مدت را به شدت تحریک کرد، مشکل در شکل گیری ظاهر کابین از جنس فولاد کامل، هزینه های بالای طراحی قالب، و مسائلی مانند زنگ زدگی و نشتی در سازه های جوشی چند پانل، بسیاری از تولیدکنندگان را به انتخاب فایبرگلاس برای پوشش سقف کابین سوق داد.

در حال حاضر، بسیاری از کامیون ها از fi استفاده می کنندمواد برگ گلاس برای پوشش های جلو و سپر.

فایبرگلاس با وزن سبک و استحکام بالا، با چگالی بین 1.5 تا 2.0 مشخص می شود. این تنها حدود یک چهارم تا یک پنجم چگالی فولاد کربنی و حتی کمتر از چگالی آلومینیوم است. در مقایسه با فولاد 08F، یک فایبرگلاس با ضخامت 2.5 میلی متر دارای یکاستحکام معادل فولاد با ضخامت 1 میلی متر علاوه بر این، فایبرگلاس را می توان به طور انعطاف پذیر با توجه به نیازها طراحی کرد و یکپارچگی کلی بهتر و قابلیت ساخت عالی را ارائه داد. این امکان را برای انتخاب انعطاف پذیر فرآیندهای قالب گیری بر اساس شکل، هدف و کمیت محصول فراهم می کند. فرآیند قالب گیری ساده است، اغلب تنها به یک مرحله نیاز دارد، و مواد دارای مقاومت در برابر خوردگی خوبی هستند. می تواند در برابر شرایط جوی، آب و غلظت های رایج اسیدها، بازها و نمک ها مقاومت کند. بنابراین، بسیاری از کامیون‌ها در حال حاضر از مواد فایبرگلاس برای سپرهای جلو، روکش‌های جلو، رکاب‌های جانبی و منحرف کننده‌ها استفاده می‌کنند.