Các vật liệu phi kim loại được sử dụng trong ô tô bao gồm nhựa, cao su, chất bịt kín dính, vật liệu ma sát, vải, thủy tinh và các vật liệu khác. Các vật liệu này liên quan đến nhiều ngành công nghiệp khác nhau như hóa dầu, công nghiệp nhẹ, dệt may và vật liệu xây dựng. Do đó, việc ứng dụng vật liệu phi kim loại trong ô tô là sự phản ánh của sự phát triểnsức mạnh kinh tế và công nghệ kết hợp, đồng thời bao gồm nhiều khả năng phát triển và ứng dụng công nghệ trong các ngành công nghiệp liên quan.
Hiện nay, sợi thủy tinh kiềm chếVật liệu composite cưỡng bức được ứng dụng trong ô tô bao gồm nhựa nhiệt dẻo gia cường sợi thủy tinh (QFRTP), nhựa nhiệt dẻo gia cường tấm sợi thủy tinh (GMT), hợp chất đúc tấm (SMC), vật liệu đúc chuyển nhựa (RTM) và các sản phẩm FRP đúc bằng tay.
Sợi thủy tinh gia cố chínhCác loại nhựa cứng được sử dụng trong ô tô hiện nay là polypropylen gia cường sợi thủy tinh (PP), polyamide 66 gia cường sợi thủy tinh (PA66) hoặc PA6, và ở mức độ thấp hơn là vật liệu PBT và PPO.
Sản phẩm PP gia cường (polypropylene) có độ cứng và độ dẻo dai cao, tính chất cơ học của chúng có thể được cải thiện nhiều lần, thậm chí nhiều lần. PP gia cường được sử dụng trong các lĩnh vựcchẳng hạn như đồ nội thất văn phòng, ví dụ như ghế tựa cao cho trẻ em và ghế văn phòng; nó cũng được sử dụng trong quạt hướng trục và quạt ly tâm bên trong các thiết bị làm lạnh như tủ lạnh và máy điều hòa không khí.
Vật liệu PA (polyamide) gia cố đã được sử dụng trong cả xe chở khách và xe thương mại, thường dùng 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 phụ tùng lựa chọn không ổn địnhchất lượng, quy trình sản xuất không phù hợp hoặc vật liệu không được sấy khô đúng cách có thể dẫn đến gãy các bộ phận yếu trong sản phẩm.
Với ô tôNhu cầu ngày càng tăng của ngành công nghiệp ô tô đối với vật liệu nhẹ và thân thiện với môi trường, các ngành công nghiệp ô tô nước ngoài đang có xu hướng sử dụng vật liệu GMT (glass mat thermoplastics) để đáp ứng nhu cầu của các thành phần cấu trúc. 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 bản 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 giá đỡ đa chức năng, giá đỡ táp lô, khung ghế, bảo vệ động cơ và giá đỡ ắc quy trong xe chở khách. Ví dụ, 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.
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 động và giảm tiếng ồn, các đơn vị trong nước đã tiến hành nghiên cứu về quy trình sản xuất và đúc sản phẩm vật liệu GMT. Họ có năng lực 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 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 hàng loạt.
Hợp chất đúc tấm (SMC) là một loại nhựa nhiệt rắn gia cường 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, ứng dụng củaVật liệu SMC nước ngoài trong ngành công nghiệp ô tô đã có những tiến triển mới. Ứng dụng chính của SMC trong ô tô là trong các tấm thân xe, chiếm 70% lượng sử dụng SMC. Tăng trưởng nhanh nhất là trong các thành phần kết cấu và bộ phận truyền động. Trong năm năm tới, việc sử dụng SMC trong ô tô dự kiến sẽ tăng từ 22% đến 71%, trong khi ở các ngành công nghiệp khác, mức tăng trưởng sẽ là 13% đến 35%.
Trạng thái ứng dụngvà Xu hướng phát triển
1. Hợp chất đúc tấm gia cường sợi thủy tinh hàm lượng cao (SMC) ngày càng được sử dụng nhiều trong các thành phần kết cấu ô tô. Lần đầu tiên nó được chứng minh trong các bộ phận kết cấu trên hai mẫu xe Ford (Explorer và Ranger) vào năm 1995. Do có nhiều chức năng nên nó được coi là có nhiều ưu điểm trong thiết kế cấu trúc, 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.
Các giá đỡ trên và 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 đầu trước hai mảnh này đáp ứng các yêu cầu của người dùng, với đầu trước của cabin dưới kéo dài về phía trước. Phần trênacket được cố định trên mui xe phía trước và cấu trúc thân xe phía trước, trong khi giá đỡ dưới hoạt động kết hợp với hệ thống làm mát. Hai giá đỡ này được kết nối với nhau và hợp tác với mui xe và cấu trúc 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, và các ứng dụng thực tế và các thử nghiệm đã chỉ ra rằng 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 trọng lượng của các bộ phận khoảng 45% so với các bộ phận tương tự làm bằng thép. Tất cả các tấm ốp bên trong và nội thất mái mới của mẫu Corvette '99 của General Motors tại Hoa Kỳ đều được làm bằng SMC mật độ thấp. Ngoài ra, SMC mật độ thấp cũng được sử dụng trong cửa xe, nắp ca-pô động cơ và nắp cốp.
3. Các ứng dụng khác của SMC trong ô tô, ngoài các ứng dụng mới được đề cập trước đó, bao gồm sản xuất various các bộ phận khác. Bao gồm cửa cabin, mái bơm hơi, khung cản, cửa hàng hóa, tấm che nắng, tấm ốp thân xe, ống thoát nước trên mái, dải bên hông nhà để xe và thùng xe tải, trong đó sử dụng nhiều nhất là ở tấm ốp thân xe bên ngoài. Về tình trạng ứng dụng trong nước, với sự ra đời của công nghệ sản xuất xe du lịch tại Trung Quốc, SMC lần đầu tiên được áp dụng trên xe du lịch, chủ yếu được sử dụng trong khoang lốp dự phòng và khung cản. Hiện nay, nó cũng được ứng dụng trên xe thương mại cho các bộ phận như tấm che khoang thanh chống, bình giãn nở, kẹp tốc độ đường, vách ngăn lớn/nhỏ, cụm ống gió nạp, 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 Khuôn tấmPhương pháp hợp chất (SMC), RTM cung cấp thiết bị sản xuất đơn giản hơn, chi phí khuôn thấp hơn và các tính chất vật lý tuyệt vời của sản phẩm, nhưng nó chỉ phù hợp với sản xuất quy mô vừa và nhỏ. Hiện tại, các bộ phận ô tô được sản xuất bằng phương pháp RTM ở nước ngoài đã được mở rộng sang lớp phủ toàn thân. Ngược lại, trong nước tại Trung Quốc, công nghệ đúc RTM để sản xuất các bộ phận ô tô vẫn đang trong giai đoạn phát triển và nghiên cứu, phấn đấu đạt đến trình độ sản xuất của các sản phẩm nước ngoài tương tự về tính chất cơ học của nguyên liệu thô, thời gian lưu hóa 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 sau, bộ khuếch tán, mui xe, cản xe và cửa nâng phía sau 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 yêu cầuCác vấn đề về vật liệu cho cấu trúc sản phẩm, mức độ hiệu suất vật liệu, tiêu chuẩn đánh giá và đạt được bề mặt loại A là những vấn đề đáng 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
Theo quan điểm của các nhà sản xuất ô tô, FRP (Nhựa gia cường sợi) so với các loại vật liệu khácVật liệu er, 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 thuận lợi cho việc tích hợp các hệ thống ăng-ten
* 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 E-coating (sơn điện tử)
Tài xế xe tải đều biết rõ rằng sức cản của không khí, hay còn gọi là lực cản, luôn là một yếu tố quan trọngđối thủ của xe tải. Diện tích mặt trước lớn của xe tải, khung gầm cao và rơ moóc hình vuông khiến chúng đặc biệt dễ bị ảnh hưởng bởi sức cản của không khí.
Để chống lạilực cản không khí, điều này tất yếu làm tăng tải trọng của động cơ, tốc độ càng nhanh, lực cản càng lớn. Tải trọng tăng do lực cản không khí dẫn đến mức tiêu thụ nhiên liệu cao hơn. Để giảm lực cản gió mà xe tải gặp phải và do đó giảm mức tiêu thụ nhiên liệu, các kỹ sư đã phải vắt óc suy nghĩ. Ngoài việc áp dụng các thiết kế khí động học cho cabin, nhiều thiết bị đã được bổ sung để giảm lực cản không khí trên khung và phần sau của rơ moóc. Những thiết bị này được thiết kế để giảm lực cản gió trên xe tải là gì?
Tấm chắn gió mái/bên
Các tấm chắn gió trên nóc và bên hông chủ yếu được thiết kế để ngăn gió thổi trực tiếp vào thùng hàng hình vuông, chuyển hướng hầu hết không khí để lưu thông dễ dàng qua và xung quanh các phần trên và bên hông của rơ moóc, thay vì tác động trực tiếp vào phía trước của đường mòn.er, gây ra lực cản đáng kể. Các bộ phận chuyển hướng được điều chỉnh góc và chiều cao thích hợp có thể làm giảm đáng kể lực cản do rơ moóc gây ra.
Váy hông xe
Các tấm ốp hông trên xe có tác dụng làm phẳng các cạnh của khung gầm, tích hợp liền mạch với thân xe. Chúng che các bộ phận như bình xăng và bình nhiên liệu gắn bên hông, giảm diện tích mặt trước của chúng tiếp xúc với gió, do đó tạo điều kiện cho luồng không khí lưu thông mượt mà hơn mà không tạo ra nhiễu loạn.
Bumpe ở vị trí thấpr
Cản xe kéo dài xuống dưới làm giảm luồng không khí đi vào bên dưới xe, giúp giảm lực cản do ma sát giữa khung gầm vàkhông khí. Ngoài ra, một số cản có lỗ dẫn hướng không chỉ làm giảm sức cản của gió mà còn hướng luồng không khí về phía tang trống phanh hoặc đĩa phanh, hỗ trợ làm mát hệ thống phanh của xe.
Bộ phận làm lệch hướng bên của hộp hàng hóa
Các tấm chắn gió ở hai bên hộp hàng hóa che một phần bánh xe và giảm khoảng cách giữa khoang hàng hóa và mặt đất. Thiết kế này làm giảm luồng không khí đi vào từ hai bên bên dưới xe. Vì chúng che một phần bánh xe nên chúng làm giảmCác yếu tố này cũng làm giảm sự nhiễu loạn gây ra bởi sự tương tác giữa lốp xe và không khí.
Bộ phận hướng gió phía sau
Được thiết kế để phá vỡCác luồng khí xoáy ở phía sau giúp luồng không khí lưu thông dễ dàng hơn, do đó giảm lực cản khí động học.
Vậy, vật liệu nào được sử dụng để làm tấm chắn và nắp đậy trên xe tải? Theo những gì tôi thu thập được, trong thị trường cạnh tranh cao, sợi thủy tinh (còn được gọi là nhựa gia cường sợi thủy tinh hoặc GRP) được ưa chuộng vì trọng lượng nhẹ, độ bền cao, khả năng chống ăn mòn và rkhả năng đủ điều kiện cùng với các đặc tính 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 đóng vai trò là 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 xe mô hình STM-II. Năm 1970, Nhật Bản sử dụng sợi thủy tinh để sản xuất vỏ trang trí cho bánh xe ô tô, và 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 composite thép-gỗ trước đây, giống như những cabin trong Ford S21 và xe ba bánh, mang đến một phong cách hoàn toàn mới và ít cứng nhắc hơn cho các loại xe thời đó.
Trong nước 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 nắp động cơ bằng sợi thủy tinh và cabin lật mũi phẳng từ khá sớm. 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 động cơ mũi dàinắp, cản, nắp trước, nắp nóc cabin, váy bên và tấm chắn gió. Một nhà sản xuất tấm chắn gió trong nước nổi tiếng, Dongguan Caiji Fiberglass Co., Ltd., là một ví dụ. Ngay cả một số cabin giường nằm lớn sang trọng trong những chiếc xe tải mũi dài của Mỹ được ngưỡng mộ cũng được làm bằng sợi thủy tinh.
Nhẹ, độ bền cao, chống ăn mòn-chịu lực, được sử dụng rộng rãi trong xe cộ
Do chi phí thấp, chu kỳ sản xuất ngắn và tính linh hoạt trong thiết kế cao, vật liệu sợi thủy tinh được sử dụng rộng rãi trong nhiều khía cạnh của sản xuất xe tải. Ví dụ, một vài năm trước, xe tải trong nước có thiết kế đơn điệu và cứng nhắc, với kiểu dáng bên ngoài được cá nhân hóa là không phổ biến. Với sự phát triển nhanh chóng của đường cao tốc trong nước,h thúc đẩy mạnh mẽ việc vận chuyển đường dài, khó khăn trong việc tạo ra diện mạo cabin theo yêu cầu từ toàn bộ thép, chi phí thiết kế khuôn cao và các vấn đề như rỉ sét và rò rỉ trong các kết cấu hàn nhiều tấm đã khiến nhiều nhà sản xuất lựa chọn sợi thủy tinh làm mái cabin.
Hiện nay, nhiều xe tải sử dụng fiVật liệu berglass dùng cho nắp trước và cản xe.
Sợi thủy tinh có đặc điểm là nhẹ và có độ bền cao, 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 cacbon và thậm chí còn thấp hơn mật độ của nhôm. So với thép 08F, sợi thủy tinh dày 2,5mm cósức mạnh 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. 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 chống lại các điều kiện khí quyển, nước và nồng độ axit, bazơ và muối thông thường. Do đó, nhiều xe tải hiện đang sử dụng vật liệu sợi thủy tinh cho cản trước, nắp trước, váy bên và bộ phận làm lệch hướng.
Thời gian đăng: 02-01-2024
