聚合物材料將在汽車領域應用廣泛
專家預測,未(wèi)來10年,聚合(hé)物材料在更多的(de)車輛結構領(lǐng)域將起到更大的作用。但是(shì),為了實現這個目標,分析工具要更加穩定、精確,避免因部件過度設計而(ér)增加成本和重量;在薄壁斷麵中材料要起更大的作用;生產(chǎn)工藝速度(dù)要更快(kuài)、效率要更高,尤(yóu)其是(shì)對於熱固性材料。 最近,許多工藝創新催生了一些著名的應用進步。更快的加工工藝有助於(yú)降低(dī)配件係統(tǒng)的成本(běn),從而使聚合物材料相(xiàng)比鋼材和輕質鋁、鎂具有更強的成本競爭能力。SPE汽車創新大獎賽上最近的幾(jǐ)名獲(huò)獎者就是這些進步的(de)典範。 工藝進步助推聚合物 複合材料(liào)在更多的結(jié)構部件中取代金屬,如新型Corvette Stingray車上的粘接發動機罩和車頂(dǐng)總成(照片經通用汽車公司許可使用)。 用於電動車電池的(de)無VOC 複合材料 為(wéi)了防止電動車輛(liàng)(EV)電池在發生重大事故(gù)時損壞,通用汽車公司的Chevrolet Spark EV采用了一種無有機揮發物的複合材料(liào)電(diàn)池殼體。 由於EV電池尺寸和重(chóng)量(liàng)較大,一般(bān)設置在後方較低的位置,所以複雜形狀的複合材料殼體(也有大(dà)的複合材料與金屬的接合處)要滿足多種極苛刻的性能要求。其(qí)中包括30°電池偏移不損壞,側麵衝擊,以及車輛後部電池(chí)碰撞試驗;沿x, y, z軸的50克脈衝衝擊(jī)波;碰撞(zhuàng)後整套裝置完整性;耐火試驗(yàn);3米跌落(luò)試驗(底部/端部);1米水浸泡試驗等。 為了滿足所有這些要求,據說(shuō)研發團隊需要設計新材料、生產工藝、模(mó)塑成型後的處理工藝,以及(jí)非破壞性測試方法。用於該場合的材料是玻璃布/乙烯基酯預浸料。 值得注意的(de)是,預浸料采用了工業(yè)界(jiè)首個無VOC的乙烯基酯(由Co ntinental Structural Plastics (CSP)公(gōng)司配混),提供(gòng)疊合、組裝成三維型坯,存放,之後模壓部件整個(gè)過(guò)程中所(suǒ)需的較長使用期。 與短(duǎn)纖維相比,連續纖維/織物增強可賦予較(jiào)高的(de)機械性能(néng);織物粗紋可保證良好的浸(jìn)潤/浸漬性能。特殊設計的疊合方式(shì)可保證能夠(gòu)充填具有(yǒu)複雜設計(jì)細節的複雜斷麵,電池殼體由CSP公司(sī)模壓製造,比過去的金屬殼體(tǐ)輕40%,而且其不會(huì)被腐蝕,不導電。 碳複合材料(liào)進(jìn)入中等批量生(shēng)產 碳纖維增強塑料(CFRP)有較(jiào)大的強(qiáng)度/重量比,並具(jù)有優異的(de)防碰撞性能,是理想的材料。它們(men)已經在賽車和街道上合法使用的超級跑車中的結構件和(hé)半結構件中(zhōng)起著重要作用,不(bú)僅提高了(le)性能,延長(zhǎng)了加油間隔時間,而且在發生碰撞事(shì)故時駕駛(shǐ)員具有更高的安(ān)全性。 但是,熱固性碳纖維複合材(cái)料是非常昂貴的材料,因為原料纖(xiān)維成本高,再加(jiā)上(shàng)生產工藝速度慢,一般采用真空袋/高壓釜係統加工預浸漬纖維(預浸料坯),或通過樹脂熔滲或樹脂傳遞(dì)成型(RTM)工(gōng)藝灌(guàn)注(zhù)和模塑纖維型坯。因此,CFRP材料一般僅用於對性能要求極高的場合(高性能跑車和(hé)超級跑車)或者(zhě)其高端標誌與增加的成本相匹配的場合。 樹脂供應商與合作開發公司BASF進行(háng)了大(dà)量的計算機仿真來設計部件,部件中將織物層(由聚酰胺6預浸漬的連續(xù) 玻璃(lí)纖(xiān)維成型)與不連續(剪斷)的玻(bō)璃纖維和PA6基(jī)體複合模塑到一起(qǐ)。 采用材(cái)料加工商Reinart公司開發的複合注塑工藝製造部件。首(shǒu)先,預切、預浸漬的複合材料嵌(qiàn)件由機械手放(fàng)置到(dào)注塑 模具(jù)中。之後,彈出(chū)一個紅外(IR)加熱器對冷片材進行預熱,確保與複(fù)合模塑的短玻璃纖維/PA6具有良好的粘合性(xìng)能。最後,IR加熱(rè)器返(fǎn)回其原(yuán)始位置,模具閉合(hé),對嵌件進(jìn)行三維成型,同時與衝擊改性短纖維PA6複合模塑,成型加強肋、邊緣、附屬結構及其他(tā)連續纖維不易充填的結構部(bù)分。 由於在脫模、修剪後,座椅底座上要安裝減振(zhèn)件和裝(zhuāng)飾件,所以這種(zhǒng)隱藏部件(jiàn)的外觀不重要。但是,對於一些可見應用場合,如果要求有較高的表麵(miàn)質量,可以采用(yòng)複(fù)合模塑或聚合物(wù)薄膜。 更多(duō)信息請關注中國複合材料信息網(wǎng) http://www.cnfrp.com
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