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. Do đó, việc ứng dụng các vật liệu phi kim loại trong ô tô phản ánh xu hướng này.Nó kết hợp sức mạnh kinh tế và công nghệ, đồng thời bao gồm nhiều khả năng phát triển và ứng dụng công nghệ trong các ngành liên quan.
Hiện tại, sợi thủy tinh đang được sử dụng rộng rãi.Các vật liệu composite gia cường được sử dụng trong ô tô bao gồm nhựa nhiệt dẻo gia cường sợi thủy tinh (QFRTP), nhựa nhiệt dẻo gia cường thảm sợi thủy tinh (GMT), hợp chất đúc tấm (SMC), vật liệu đúc chuyển nhựa (RTM) và các sản phẩm FRP được làm thủ công.
Sợi thủy tinh gia cường chínhCác loại nhựa gia cường sợi thủy tinh được sử dụng trong ô tô hiện nay bao gồm polypropylen gia cường sợi thủy tinh (PP), polyamit 66 gia cường sợi thủy tinh (PA66) hoặc PA6, và ở mức độ ít hơn là vật liệu PBT và PPO.
Các sản phẩm PP (polypropylene) gia cường có độ cứng và độ bền cao, và các tính chất cơ học của chúng có thể được cải thiện gấp nhiều lần, thậm chí nhiều lần. PP gia cường được sử dụng trong các lĩnh vực...Ví dụ như trong đồ nội thất văn phòng, chẳng hạn như ghế tựa lưng cao cho trẻ em và ghế văn phòng; nó cũng được sử dụng trong quạt hướng trục và quạt ly tâm trong thiết bị làm lạnh như tủ lạnh và máy điều hòa không khí.
Vật liệu PA (polyamide) gia cường 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, chốt bảo hiểm, đai ốc chìm, bàn đạp ga, tấm bảo vệ cần số và tay nắm cửa. Nếu vật liệu được nhà sản xuất lựa chọn không ổn địnhChất lượng sản phẩm không tốt, quy trình sản xuất không phù hợp, hoặc vật liệu không được sấy khô đúng cách, có thể dẫn đến gãy vỡ các bộ phận yếu trong sản phẩm.
Với máy tự độngDo nhu cầu ngày càng tăng của ngành công nghiệp ô tô đối với các vật liệu nhẹ và thân thiện với môi trường, các ngành công nghiệp ô tô nước ngoài đang hướng nhiều hơn đến việc sử dụng vật liệu GMT (nhựa nhiệt dẻo sợi thủy tinh) để đáp ứng nhu cầu về các bộ phận kết cấu. Điều này chủ yếu là do độ bền tuyệt vời, chu kỳ đúc ngắn, hiệu quả sản xuất cao, chi phí gia công thấp và tính chất không gây ô nhiễm của GMT, khiến nó trở thành một trong những vật liệu của thế kỷ 21. GMT chủ yếu được sử dụng trong sản xuất các giá đỡ đa chức năng, giá đỡ bảng điều khiển, khung ghế, tấm chắn động cơ và giá đỡ pin trong xe hơi chở khách. Ví dụ, các mẫu Audi A6 và A4 hiện đang được FAW-Volkswagen sản xuất sử dụng vật liệu GMT, nhưng chưa đạt được sản xuất nội địa hóa.
Nhằm nâng cao chất lượng tổng thể của ô tô để bắt kịp với trình độ tiên tiến quốc tế và đạt được...Để giảm trọng lượng, giảm rung động và giảm tiếng ồn, các đơn vị trong nước đã tiến hành nghiên cứu quy trình sản xuất và tạo hình sản phẩm từ 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 3000 tấn vật liệu GMT đã được xây dựng tại Giang Âm, 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 theo lô.
Vật liệu composite đúc tấm (SMC) là một loại nhựa nhiệt rắn gia cường sợi thủy tinh quan trọng. Nhờ hiệu suất vượt trội, khả năng sản xuất quy mô lớn và khả năng đạt được bề mặt loại A, nó đã được sử dụng rộng rãi trong ngành ô tô. Hiện nay, ứng dụng củaVật liệu SMC nhập khẩu trong ngành công nghiệp ô tô đã có những bước tiến mới. Ứng dụng chính của SMC trong ô tô là ở các tấm thân xe, chiếm 70% tổng lượng SMC sử dụng. Tốc độ tăng trưởng nhanh nhất là ở các bộ phận kết cấu và các bộ phận truyền động. Trong 5 năm tới, dự kiến việc sử dụng SMC trong ô tô sẽ tăng từ 22% đến 71%, trong khi ở các ngành công nghiệp khác, mức tăng trưởng sẽ là từ 13% đến 35%.
Trạng thái ứng dụngXu hướng phát triển và phát triển
1. Hợp chất đúc tấm gia cường sợi thủy tinh hàm lượng cao (SMC) ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các cấu kiện kết cấu ô tô. Ứng dụng lần đầu tiên của nó trong các bộ phận kết cấu trên hai mẫu xe Ford (E).(Xplorer và Ranger) vào năm 1995. Nhờ tính đa chức năng, nó được đánh giá cao về ưu điểm trong thiết kế cấu trúc, dẫn đến việc ứng dụng rộng rãi trong bảng điều khiển ô tô, hệ thống lái, hệ thống tản nhiệt và hệ thống thiết bị điện tử.
Khung trên và khung dưới được đúc bởi công ty Budd của Mỹ sử dụng vật liệu composite chứa 40% sợi thủy tinh trong polyester không bão hòa. Cấu trúc phía trước hai mảnh này đáp ứng yêu cầu của người sử dụng, với phần trước của cabin dưới kéo dài về phía trước. Khung trên...Giá đỡ phía trên được cố định vào mui xe phía trước và cấu trúc thân xe phía trước, trong khi giá đỡ phía dưới hoạt động cùng với hệ thống làm mát. Hai giá đỡ này được kết nối với nhau và phối hợp với mui xe và cấu trúc thân xe để ổn định phần đầu xe.
2. Ứng dụng vật liệu SMC (Sheet Molding Compound) mật độ thấp: SMC mật độ thấp có trọng lượng riêng...Với hệ số khối y là 1,3, và các ứng dụng thực tế cũng như các thử nghiệm đã chứng minh rằng nó nhẹ hơn 30% so với SMC tiêu chuẩn, có hệ số khối là 1,9. Việc sử dụng SMC mật độ thấp này có thể giảm trọng lượng của các bộ phận khoảng 45% so với các bộ phận tương tự được làm bằng thép. Tất cả các tấm ốp bên trong và nội thất trần xe mới của mẫu Corvette '99 do General Motors sản xuất tại Mỹ đều được làm bằng SMC mật độ thấp. Ngoài ra, SMC mật độ thấp cũng được sử dụng trong cửa xe, nắp ca-pô và nắp cốp.
3. Các ứng dụng khác của SMC trong ngành ô tô, ngoài những ứng dụng mới đã đề cập trước đó, bao gồm sản xuất nhiều loại vật liệu khác nhau.Chúng tôi sử dụng SMC cho các bộ phận khác. Chúng bao gồm cửa cabin, mái bơm hơi, khung cản trước, cửa khoang chở hàng, tấm che nắng, tấm thân xe, ống thoát nước trên mái, dải trang trí bên hông nhà để xe và thùng xe tải, trong đó ứng dụng nhiều nhất là ở các tấm thân xe bên ngoài. Về tình trạng ứng dụng trong nước, với sự ra đời của công nghệ sản xuất ô tô chở khách tại Trung Quốc, SMC lần đầu tiên được sử dụng trong xe chở khách, chủ yếu được dùng trong khoang chứa lốp dự phòng và khung cản trước. Hiện nay, nó cũng được ứng dụng trong xe thương mại cho các bộ phận như tấm che khoang giảm xóc, bình giãn nở, kẹp tốc độ dây chuyền, vách ngăn lớn/nhỏ, cụm vỏ bọc cửa hút gió, và nhiều bộ phận khác.
Vật liệu composite GFRPLò xo lá ô tô
Phương pháp ép chuyển nhựa (RTM) bao gồm việc ép nhựa vào khuôn kín chứa sợi thủy tinh, sau đó làm cứng ở nhiệt độ phòng hoặc bằng nhiệt. So với phương pháp ép tấm...Phương pháp đúc khuôn hỗn hợp rắn (SMC), RTM mang lại thiết bị sản xuất đơn giản hơn, chi phí khuôn thấp hơn và các đặc tính vật lý tuyệt vời của sản phẩm, nhưng chỉ phù hợp với 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 các bộ phận thân xe. Ngược lại, trong nước Trung Quốc, công nghệ đúc khuôn RTM để sản xuất các bộ phận ô tô vẫn đang trong giai đoạn phát triển và nghiên cứu, nỗ lực đạt được trình độ sản xuất của các sản phẩm tương tự nước ngoài về tính chất cơ học của nguyên vật liệu, thời gian đóng rắn và thông số kỹ thuật của sản phẩm hoàn thiện. Các bộ phận ô tô được phát triển và nghiên cứu trong nước bằng phương pháp RTM bao gồm kính chắn gió, cửa hậu, bộ khuếch tán, mái xe, cản trước và cửa sau nâng hạ cho xe Fukang.
Tuy nhiên, làm thế nào để áp dụng quy trình RTM vào ô tô một cách nhanh chóng và hiệu quả hơn, thì cần phải có những điều sau:Các yêu cầu về vật liệu cho cấu trúc sản phẩm, mức độ hiệu suất vật liệu, tiêu chuẩn đánh giá và việc 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 cho việc áp dụng rộng rãi công nghệ RTM trong sản xuất các bộ phận ô tô.
Tại sao nên chọn FRP?
Từ góc nhìn của các nhà sản xuất ô tô, nhựa gia cường sợi (FRP) so với các vật liệu khác...Vật liệu này là một lựa chọn thay thế rất hấp dẫn. Lấy SMC/BMC (Sheet Molding Compound/Bulk Molding Compound) làm ví dụ:
* Tiết kiệm trọng lượng
* Tích hợp thành phần
* Tính linh hoạt trong thiết kế
* Chi phí đầu tư thấp hơn đáng kể
* Tạo điều kiện thuận lợi cho việc tích hợp các hệ thống anten
* Độ ổn định về kích thước (hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính thấp, tương đương với thép)
* Duy trì hiệu suất cơ học cao trong điều kiện nhiệt độ cao
Tương thích với công nghệ sơn điện tử (E-coating)
Các tài xế xe tải đều biết rõ rằng lực cản không khí, hay còn gọi là lực kéo, luôn là một yếu tố quan trọng.Đối thủ của xe tải. Diện tích mặt trước lớn, khung gầm cao và rơ moóc hình vuông của xe tải khiến chúng đặc biệt dễ bị ảnh hưởng bởi lực cản không khí.
Để chống lạiSức cản không khí, điều này chắc chắn làm tăng tải trọng cho động cơ, tốc độ càng cao thì sức cản càng lớn. Tải trọng tăng do sức cản không khí dẫn đến tiêu hao nhiên liệu cao hơn. Để giảm sức cản không khí mà xe tải phải chịu và do đó giảm tiêu hao nhiên liệu, các kỹ sư đã vắt óc suy nghĩ. Bên cạnh việc áp dụng thiết kế khí động học cho cabin, nhiều thiết bị đã được bổ sung để giảm sức cản không khí trên khung xe và phần sau của rơ moóc. Những thiết bị được thiết kế để giảm sức cản không khí trên xe tải là gì?
Tấm chắn gió mái/bên hông
Các tấm chắn gió trên nóc và hai bên chủ yếu được thiết kế để ngăn gió trực tiếp thổi vào thùng chở hàng hình vuông, chuyển hướng phần lớn luồng không khí chảy êm ái qua và xung quanh các phần trên và bên hông của rơ moóc, thay vì tác động trực tiếp vào phía trước của rơ moóc.Điều này gây ra lực cản đáng kể. Các tấm chắn hướng gió được điều chỉnh góc độ và chiều cao phù hợp có thể giảm đáng kể lực cản do rơ moóc gây ra.
Ốp sườn xe
Ốp sườn xe có tác dụng làm mượt các cạnh của khung gầm, tích hợp liền mạch với thân xe. Chúng che phủ các bộ phận như bình xăng và bình nhiên liệu gắn bên hông, giảm diện tích mặt trước tiếp xúc với gió, nhờ đó tạo điều kiện cho luồng không khí lưu thông mượt mà hơn mà không gây nhiễu loạn.
Bướu ở vị trí thấpr
Cản trước kéo dài xuống dưới giúp giảm luồng không khí đi vào bên dưới xe, từ đó giúp giảm lực cản do ma sát giữa khung gầm và mặt đường.Ngoài ra, một số loại cản xe có lỗ dẫn hướng không chỉ giảm sức cản của gió mà còn hướng luồng không khí về phía tang trống phanh hoặc đĩa phanh, giúp làm mát hệ thống phanh của xe.
Tấm chắn bên hông thùng chở hàng
Các tấm chắn gió ở hai bên thùng xe che một phần bánh xe và giảm khoảng cách giữa khoang chứa hàng và mặt đất. Thiết kế này giúp giảm luồng không khí đi vào từ hai bên phía dưới xe. Vì chúng che một phần bánh xe, nên các tấm chắn gió này...Các tấm chắn cũng làm giảm sự nhiễu loạn gây ra bởi sự tương tác giữa lốp xe và không khí.
Tấm chắn gió phía sau
Được thiết kế để gây rốiTại các xoáy không khí ở phía sau, nó giúp luồng không khí được tối ưu hóa, nhờ đó giảm lực cản khí động học.
Vậy, những vật liệu nào được sử dụng để làm các tấm chắn và vỏ bọc trên xe tải? Theo những gì tôi tìm hiểu được, trong thị trường cạnh tranh khốc liệt này, sợi thủy tinh (còn được gọi là nhựa gia cường bằng sợi thủy tinh hoặc GRP) được ưa chuộng vì trọng lượng nhẹ, độ bền cao, khả năng chống ăn mòn và độ bền kéo cao.Độ tin cậy, cùng với các đặc tính khác.
Sợi thủy tinh là một vật liệu composite sử dụng sợi thủy tinh và các sản phẩm từ sợi thủy tinh (như vải sợi thủy tinh, thảm, sợi dệt, v.v.) làm chất gia cường, với nhựa tổng hợp đóng vai trò là vật liệu nền.
Tấm chắn/vỏ bằng sợi thủy tinh
Châu Âu bắt đầu sử dụng sợi thủy tinh trong ô tô từ năm 1955, với các thử nghiệm trên thân xe mẫu STM-II. Năm 1970, Nhật Bản sử dụng sợi thủy tinh để sản xuất các tấm ốp trang trí cho bánh xe ô tô, và năm 1971, Suzuki đã chế tạo nắp động cơ và chắn bùn bằng sợi thủy tinh. Vào những năm 1950, Anh bắt đầu sử dụng sợi thủy tinh, thay thế các cabin composite thép-gỗ trước đây, như những cabin trong xe Ford.d S21 và các loại xe ba bánh, đã mang đến một phong cách hoàn toàn mới và ít cứng nhắc hơn cho các phương tiện giao thông thời đó.
Trong nước Trung Quốc, một số mCác nhà sản xuất đã thực hiện nhiều nghiên cứu và phát triển thân xe bằng sợi thủy tinh. Ví dụ, FAW đã sớm phát triển thành công nắp động cơ bằng sợi thủy tinh và cabin kiểu mũi phẳng, có nắp lật. Hiện nay, việc sử dụng các sản phẩm sợi thủy tinh trong xe tải hạng trung và hạng nặng ở Trung Quốc khá phổ biến, bao gồm cả các loại cabin kiểu mũi dài.Các bộ phận như tấm che, cản trước, tấm che phía trước, tấm che nóc cabin, tấm chắn bên hông và tấm chắn hướng gió đều được làm từ sợi thủy tinh. Một nhà sản xuất tấm chắn hướng gió nổi tiếng trong nước, Công ty TNHH Sợi thủy tinh Đông Quan Caiji, là một ví dụ điển hình. Thậm chí một số cabin ngủ lớn sang trọng trong các dòng xe tải mũi dài nổi tiếng của Mỹ cũng được làm từ sợi thủy tinh.
Nhẹ, độ bền cao, chống ăn mòn- Có khả năng chống chịu, được sử dụng rộng rãi trong các loại xe.
Nhờ chi phí thấp, chu kỳ sản xuất ngắn và tính linh hoạt cao trong thiết kế, vật liệu sợi thủy tinh được sử dụng rộng rãi trong nhiều khía cạnh của ngành sản xuất xe tải. Ví dụ, vài năm trước, xe tải trong nước có thiết kế đơn điệu và cứng nhắc, kiểu dáng ngoại thất cá nhân hóa rất hiếm. Với sự phát triển nhanh chóng của mạng lưới đường cao tốc trong nước,Việc thúc đẩy mạnh mẽ vận tải đường dài, khó khăn trong việc tạo hình cabin theo yêu cầu từ thép nguyên khối, chi phí thiết kế khuôn mẫu cao và các vấn đề như gỉ sét và rò rỉ trong cấu trúc hàn nhiều tấm đã khiến nhiều nhà sản xuất lựa chọn sợi thủy tinh cho mái cabin.
Hiện nay, nhiều xe tải sử dụng fiVật liệu sợi thủy tinh cho nắp ca-pô và cản trước.
Sợi thủy tinh có đặc điểm là nhẹ và bền chắc, với mật độ dao động từ 1,5 đến 2,0. Mật độ này chỉ bằng khoảng một phần tư đến một phần năm mật độ của thép carbon và thậm chí còn thấp hơn cả nhôm. So với thép 08F, sợi thủy tinh dày 2,5mm có...Độ bền 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 sản phẩm. Quy trình đúc đơn giản, thường chỉ cần một bước duy nhất, và vật liệu có khả năng chống ăn mòn tốt. Nó có thể chịu được các điều kiện khí quyển, nước và nồng độ thông thường của axit, bazơ và muối. Do đó, nhiều xe tải hiện nay sử dụng vật liệu sợi thủy tinh cho cản trước, nắp trước, ốp sườn và tấm chắn gió.
Thời gian đăng bài: 02/01/2024
