Các vật liệu phi kim loại được sử dụng trong ô tô bao gồm nhựa, cao su, chất kết dính, vật liệu ma sát, vải, thủy tinh và các vật liệu khác. Những vật liệu này liên quan đến nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau như hóa dầu, công nghiệp nhẹ, dệt may và vật liệu xây dựng. Vì vậy, việc ứng dụng vật liệu phi kim loại vào ô tô là sự phản ánhsức mạnh kinh tế và công nghệ tổng hợp, đồng thời cũng bao gồm nhiều khả năng phát triển và ứng dụng công nghệ trong các ngành liên quan.
Hiện nay, sợi thủy tinhVật liệu composite cưỡng bức được áp dụng trong ô tô bao gồm nhựa nhiệt dẻo gia cố bằng sợi thủy tinh (QFRTP), nhựa nhiệt dẻo gia cố bằng sợi thủy tinh (GMT), hợp chất đúc tấm (SMC), vật liệu đúc chuyển nhựa (RTM) và các sản phẩm FRP đặt bằng tay.
Gia cố sợi thủy tinh chínhNhựa ced được sử dụng trong ô tô hiện nay là polypropylen (PP) được gia cố bằng sợi thủy tinh, polyamit gia cố bằng sợi thủy tinh 66 (PA66) hoặc PA6, và ở mức độ thấp hơn là vật liệu PBT và PPO.
Các sản phẩm PP (polypropylen) gia cố có độ cứng và độ bền cao, tính chất cơ học của chúng có thể được cải thiện nhiều lần, thậm chí nhiều lần. PP gia cố được sử dụng ở các khu vựcchẳng hạn như đồ nội thất văn phòng, ví dụ như ghế lưng cao và ghế văn phòng dành cho trẻ em; nó cũng được sử dụng trong quạt hướng trục và quạt ly tâm trong các thiết bị làm lạnh như tủ lạnh và máy điều hòa không khí.
Vật liệu PA (polyamit) gia cố đã được sử dụng trong cả xe chở khách và xe thương mại, thường để sản xuất các bộ phận chức năng nhỏ. Ví dụ bao gồm vỏ bảo vệ cho thân khóa, nêm bảo hiểm, đai ốc nhúng, bàn đạp ga, bộ phận bảo vệ cần số và tay nắm mở. Nếu vật liệu do nhà sản xuất bộ phận lựa chọn không ổn địnhchất lượng, quy trình sản xuất không phù hợp hoặc nguyên liệu không được sấy khô đúng cách có thể dẫn đến gãy các bộ phận yếu trong sản phẩm.
Với ô tôTrước nhu cầu ngày càng tăng của ngành công nghiệp về vật liệu nhẹ và thân thiện với môi trường, các ngành công nghiệp ô tô nước ngoài đang nghiêng nhiều hơn về việc sử dụng vật liệu GMT (nhựa nhiệt dẻo thảm thủy tinh) để đáp ứng nhu cầu của các bộ phận kết cấu. Điều này chủ yếu là do GMT có độ dẻo dai tuyệt vời, chu kỳ đúc ngắn, hiệu quả sản xuất cao, chi phí xử lý thấp và tính chất không gây ô nhiễm, khiến nó trở thành một trong những vật liệu của thế kỷ 21. GMT chủ yếu được sử dụng trong sản xuất giá đỡ đa chức năng, giá đỡ bảng điều khiển, khung ghế, tấm bảo vệ động cơ và giá đỡ ắc quy trong xe chở khách. Ví dụ, Audi A6 và A4 hiện do FAW-Volkswagen sản xuất sử dụng vật liệu GMT nhưng chưa đạt được sản lượng nội địa hóa.
Nâng cao chất lượng tổng thể của ô tô để bắt kịp trình độ tiên tiến quốc tế và đạt đượce Giảm trọng lượng, giảm rung, giảm tiếng ồn, các đơn vị trong nước đã tiến hành nghiên cứu quy trình sản xuất và đúc khuôn sản phẩm vật liệu GMT. Họ có khả năng sản xuất hàng loạt vật liệu GMT và một dây chuyền sản xuất với sản lượng hàng năm là 3000 tấn vật liệu GMT đã được xây dựng tại Jiangyin, Giang Tô. Các nhà sản xuất ô tô trong nước cũng đang sử dụng vật liệu GMT trong thiết kế một số mẫu xe và đã bắt đầu sản xuất thử nghiệm hàng loạt.
Hợp chất đúc tấm (SMC) là một loại nhựa nhiệt rắn được gia cố bằng sợi thủy tinh quan trọng. Do hiệu suất tuyệt vời, khả năng sản xuất quy mô lớn và khả năng đạt được bề mặt loại A, nó đã được sử dụng rộng rãi trong ô tô. Hiện nay, việc áp dụngnguyên liệu SMC nước ngoài trong ngành ô tô đã có bước tiến mới. Ứng dụng chính của SMC trong ô tô là ở các tấm thân xe, chiếm 70% lượng sử dụng SMC. Sự tăng trưởng nhanh nhất là ở các bộ phận kết cấu và bộ phận truyền động. Trong 5 năm tới, việc sử dụng SMC trong ô tô dự kiến sẽ tăng từ 22% đến 71%, trong khi ở các ngành khác, mức tăng trưởng sẽ là 13% đến 35%.
Trạng thái ứng dụngs và Xu hướng phát triển
1. Hợp chất đúc tấm gia cố sợi thủy tinh (SMC) hàm lượng cao đang ngày càng được sử dụng nhiều trong các bộ phận kết cấu ô tô. Nó lần đầu tiên được thể hiện ở các bộ phận kết cấu trên hai mẫu xe Ford (Explorer và Ranger) vào năm 1995. Do tính đa chức năng của nó, nó được coi là có lợi thế trong thiết kế kết cấu, dẫn đến ứng dụng rộng rãi trong bảng điều khiển ô tô, hệ thống lái, hệ thống tản nhiệt và hệ thống thiết bị điện tử.
Giá đỡ trên và dưới do công ty Budd của Mỹ đúc sử dụng vật liệu composite chứa 40% sợi thủy tinh bằng polyester không bão hòa. Cấu trúc mặt trước hai mảnh này đáp ứng được yêu cầu của người sử dụng, với phần đầu xe của cabin phía dưới kéo dài về phía trước. Anh chàng trênacket được cố định trên mui trước và cấu trúc thân trước, trong khi giá đỡ phía dưới hoạt động cùng với hệ thống làm mát. Hai giá đỡ này được liên kết với nhau và phối hợp với kết cấu mui xe và thân xe để ổn định phần đầu xe.
2. Ứng dụng của vật liệu Hợp chất đúc tấm mật độ thấp (SMC): SMC mật độ thấp có trọng lượng riêngy là 1,3, các ứng dụng và thử nghiệm thực tế cho thấy nó nhẹ hơn 30% so với SMC tiêu chuẩn có trọng lượng riêng là 1,9. Sử dụng SMC mật độ thấp này có thể giảm khoảng 45% trọng lượng của các bộ phận so với các bộ phận tương tự được làm bằng thép. Tất cả các tấm bên trong và nội thất mái mới của mẫu Corvette '99 của General Motors ở Mỹ đều được làm bằng SMC mật độ thấp. Ngoài ra, SMC mật độ thấp còn được sử dụng trong cửa ô tô, mui xe và nắp cốp.
3. Các ứng dụng khác của SMC trong ô tô, ngoài những ứng dụng mới được đề cập trước đó, bao gồm việc sản xuất các loại xe ô tô.chúng tôi các bộ phận khác. Chúng bao gồm cửa cabin, mái nhà bơm hơi, khung cản, cửa chở hàng, tấm che nắng, tấm thân xe, ống thoát nước trên mái, dải bên hông ô tô và hộp xe tải, trong đó ứng dụng lớn nhất là ở các tấm thân bên ngoài. Về tình trạng ứng dụng trong nước, với sự ra đời của công nghệ sản xuất ô tô du lịch tại Trung Quốc, SMC lần đầu tiên được áp dụng trên ô tô du lịch, chủ yếu được sử dụng trong khoang lốp dự phòng và khung cản. Hiện tại, nó cũng được áp dụng trong các phương tiện thương mại cho các bộ phận như tấm che khoang thanh chống, bình giãn nở, kẹp tốc độ đường truyền, vách ngăn lớn/nhỏ, cụm tấm chắn gió, v.v.
Vật liệu tổng hợp GFRPLò xo lá ô tô
Phương pháp Đúc chuyển nhựa (RTM) bao gồm việc ép nhựa vào khuôn kín chứa sợi thủy tinh, sau đó xử lý ở nhiệt độ phòng hoặc bằng nhiệt. So với tấm MoldiTheo phương pháp Hợp chất (SMC), RTM cung cấp thiết bị sản xuất đơn giản hơn, chi phí khuôn thấp hơn và các đặc tính vật lý tuyệt vời của sản phẩm, nhưng nó chỉ phù hợp cho sản xuất quy mô vừa và nhỏ. Hiện nay, các bộ phận ô tô được sản xuất bằng phương pháp RTM ở nước ngoài đã được mở rộng sang loại bọc toàn thân. Ngược lại, trong nước ở Trung Quốc, công nghệ đúc RTM để sản xuất phụ tùng ô tô vẫn đang trong giai đoạn phát triển và nghiên cứu, phấn đấu đạt đến trình độ sản xuất các sản phẩm tương tự của nước ngoài về tính chất cơ học của nguyên liệu thô, thời gian lưu hóa và thông số kỹ thuật của thành phẩm. Các bộ phận ô tô được phát triển và nghiên cứu trong nước theo phương pháp RTM bao gồm kính chắn gió, cửa hậu, bộ khuếch tán, mui xe, cản va và cửa nâng phía sau cho xe Fukang.
Tuy nhiên, làm thế nào để áp dụng quy trình RTM cho ô tô nhanh chóng và hiệu quả hơn, yêu cầuViệc cải tạo vật liệu cho cấu trúc sản phẩm, mức độ hiệu suất của vật liệu, tiêu chuẩn đánh giá và đạt được bề mặt loại A là những vấn đề được quan tâm trong ngành công nghiệp ô tô. Đây cũng là những điều kiện tiên quyết để áp dụng rộng rãi RTM trong sản xuất phụ tùng ô tô.
Tại sao FRP
Từ góc độ của các nhà sản xuất ô tô, FRP (Nhựa gia cố bằng sợi) so với các loại khácer vật liệu, là một vật liệu thay thế rất hấp dẫn. Lấy SMC/BMC (Hợp chất đúc tấm/Hợp chất đúc khối) làm ví dụ:
* Tiết kiệm trọng lượng
* Tích hợp thành phần
* Thiết kế linh hoạt
* Đầu tư thấp hơn đáng kể
* Tạo điều kiện cho việc tích hợp các hệ thống ăng-ten
* Độ ổn định kích thước (hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính thấp, có thể so sánh với thép)
* Duy trì hiệu suất cơ học cao trong điều kiện nhiệt độ cao
Tương thích với lớp phủ E (sơn điện tử)
Người lái xe tải nhận thức rõ rằng lực cản của không khí, còn được gọi là lực cản, luôn là một yếu tố quan trọng.dversary cho xe tải. Diện tích phía trước lớn của xe tải, khung gầm cao và rơ-moóc hình vuông khiến chúng đặc biệt dễ bị ảnh hưởng bởi lực cản của không khí.
Để chống lạiSức cản của không khí tất yếu làm tăng tải của động cơ, tốc độ càng nhanh thì lực cản càng lớn. Tải trọng tăng do sức cản không khí dẫn đến tiêu hao nhiên liệu cao hơn. Để giảm sức cản gió của xe tải và do đó giảm mức tiêu thụ nhiên liệu, các kỹ sư đã phải vắt óc. Ngoài việc áp dụng thiết kế khí động học cho cabin, nhiều thiết bị đã được bổ sung nhằm giảm lực cản không khí lên khung và phần sau của rơ-moóc. Những thiết bị này được thiết kế để giảm sức cản của gió trên xe tải là gì?
Bộ phận làm lệch hướng mái/bên
Các tấm chắn gió bên nóc và bên hông được thiết kế chủ yếu để ngăn gió đập trực tiếp vào thùng chở hàng hình vuông, chuyển hướng phần lớn không khí lưu thông qua và xung quanh phần trên và phần bên của rơ moóc, thay vì tác động trực tiếp vào mặt trước của thùng hàng. dấu vếter, gây ra sự kháng cự đáng kể. Các bộ làm lệch hướng được điều chỉnh theo góc và độ cao phù hợp có thể làm giảm đáng kể lực cản do rơ-moóc gây ra.
Váy bên xe
Các thanh bên trên xe có tác dụng làm phẳng các cạnh của khung xe, tích hợp nó liền mạch với thân xe. Chúng bao phủ các bộ phận như bình xăng và bình nhiên liệu gắn bên hông, giảm diện tích phía trước tiếp xúc với gió, do đó tạo điều kiện cho luồng không khí êm ái hơn mà không tạo ra nhiễu loạn.
Bumpe ở vị trí thấpr
Cản kéo dài xuống phía dưới làm giảm luồng không khí đi vào bên dưới xe, giúp giảm lực cản do ma sát giữa khung xe và gầm xe tạo ra.không khí. Ngoài ra, một số cản có lỗ dẫn hướng không chỉ làm giảm sức cản của gió mà còn hướng luồng khí về phía trống phanh hoặc đĩa phanh, hỗ trợ làm mát hệ thống phanh của xe.
Bộ phận làm lệch hướng hộp chở hàng
Các tấm chắn ở hai bên thùng hàng che một phần bánh xe và giảm khoảng cách giữa khoang hàng và mặt đất. Thiết kế này làm giảm luồng không khí đi vào từ các bên bên dưới xe. Vì chúng che một phần bánh xe nên chúng bị lệchCác bộ phận này còn làm giảm sự nhiễu loạn do sự tương tác giữa lốp xe và không khí.
Bộ làm lệch hướng phía sau
Được thiết kế để phá vỡVới các xoáy không khí ở phía sau, nó điều chỉnh luồng không khí, do đó làm giảm lực cản khí động học.
Vậy vật liệu nào được sử dụng để làm tấm chắn gió, bạt phủ trên xe tải? Từ những gì tôi thu thập được, trong thị trường có tính cạnh tranh cao, sợi thủy tinh (còn được gọi là nhựa gia cố bằng thủy tinh hoặc GRP) được ưa chuộng vì trọng lượng nhẹ, độ bền cao, khả năng chống ăn mòn và khả năng chống ăn mòn.khả năng thanh toán giữa các tài sản khác.
Sợi thủy tinh là vật liệu tổng hợp sử dụng sợi thủy tinh và các sản phẩm của chúng (như vải sợi thủy tinh, thảm, sợi, v.v.) làm vật liệu gia cố, với nhựa tổng hợp làm vật liệu nền.
Tấm chắn/vỏ sợi thủy tinh
Châu Âu bắt đầu sử dụng sợi thủy tinh trong ô tô từ năm 1955, với các thử nghiệm trên thân mẫu STM-II. Năm 1970, Nhật Bản sử dụng sợi thủy tinh để sản xuất vỏ trang trí cho bánh xe ô tô, còn năm 1971 Suzuki đã sản xuất vỏ động cơ và chắn bùn từ sợi thủy tinh. Vào những năm 1950, Vương quốc Anh bắt đầu sử dụng sợi thủy tinh, thay thế các cabin bằng thép-gỗ composite trước đây, giống như ở For.d S21 và ô tô ba bánh, mang đến một phong cách hoàn toàn mới và ít cứng nhắc hơn cho những chiếc xe thời đó.
Trong nước ở Trung Quốc, một số mcác nhà sản xuất đã thực hiện nhiều công việc trong việc phát triển thân xe bằng sợi thủy tinh. Ví dụ, FAW đã phát triển thành công vỏ động cơ bằng sợi thủy tinh và cabin mui phẳng, mui lật từ khá sớm. Hiện nay, việc sử dụng sản phẩm sợi thủy tinh trên xe tải hạng trung và hạng nặng ở Trung Quốc khá phổ biến, trong đó có động cơ mũi dàitấm che, tấm cản, tấm che phía trước, tấm che mái cabin, váy bên và bộ làm lệch hướng. Một nhà sản xuất thiết bị làm lệch hướng nổi tiếng trong nước, Dongguan Caiji Fiberglass Co., Ltd., là minh chứng cho điều này. Thậm chí, một số cabin có giường ngủ lớn sang trọng trên những chiếc xe tải mũi dài đáng ngưỡng mộ của Mỹ cũng được làm bằng sợi thủy tinh.
Nhẹ, độ bền cao, chống ăn mòn-chống chịu, sử dụng rộng rãi trong xe cộ
Do chi phí thấp, chu kỳ sản xuất ngắn và tính linh hoạt trong thiết kế mạnh mẽ, vật liệu sợi thủy tinh được sử dụng rộng rãi trong nhiều khía cạnh của sản xuất xe tải. Chẳng hạn, vài năm trước, xe tải nội địa có thiết kế đơn điệu và cứng nhắc, kiểu dáng bên ngoài cá tính hóa là điều hiếm thấy. Với sự phát triển nhanh chóng của đường cao tốc nội địa,h đã kích thích rất nhiều cho việc vận chuyển đường dài, khó khăn trong việc tạo hình dáng cabin cá nhân hóa từ toàn bộ thép, chi phí thiết kế khuôn mẫu cao và các vấn đề như rỉ sét và rò rỉ trong kết cấu hàn nhiều tấm đã khiến nhiều nhà sản xuất chọn sợi thủy tinh để che mái cabin.
Hiện nay nhiều xe tải sử dụng fivật liệu berglass cho bìa trước và cản trước.
Sợi thủy tinh được đặc trưng bởi trọng lượng nhẹ và độ bền cao, với mật độ nằm trong khoảng từ 1,5 đến 2,0. Đây chỉ bằng khoảng 1/4 đến 1/5 mật độ của thép carbon và thậm chí còn thấp hơn so với nhôm. So với thép 08F, sợi thủy tinh dày 2,5mm cócường độ tương đương với thép dày 1mm. Ngoài ra, sợi thủy tinh có thể được thiết kế linh hoạt theo nhu cầu, mang lại tính toàn vẹn tổng thể tốt hơn và khả năng sản xuất tuyệt vời. Nó cho phép lựa chọn linh hoạt các quy trình đúc dựa trên hình dạng, mục đích và số lượng của sản phẩm. Quá trình đúc rất đơn giản, thường chỉ cần một bước duy nhất và vật liệu có khả năng chống ăn mòn tốt. Nó có thể chống lại các điều kiện khí quyển, nước và nồng độ phổ biến của axit, bazơ và muối. Vì vậy, nhiều xe tải hiện nay sử dụng vật liệu sợi thủy tinh để làm cản trước, ốp trước, ốp hông và tấm chắn gió.
Thời gian đăng: Jan-02-2024
