Неметаллические материалы, используемые в автомобилях, включают пластмассы, резину, клеевые герметики, фрикционные материалы, ткани, стекло и другие материалы. Эти материалы охватывают различные промышленные секторы, такие как нефтехимия, легкая промышленность, текстиль и строительные материалы. Поэтому применение неметаллических материалов в автомобилях является отражением соОн сочетает в себе экономическую и технологическую мощь, а также охватывает широкий спектр возможностей разработки и применения технологий в смежных отраслях.
В настоящее время стекловолокноК композитным материалам, применяемым в автомобилях, относятся термопластики, армированные стекловолокном (QFRTP), термопластики, армированные стекловолокном (GMT), листовые формовочные компаунды (SMC), материалы для литья под давлением (RTM) и изделия из FRP, изготовленные вручную.
Основной армирующий материал из стекловолокнаВ настоящее время в автомобилях используются следующие виды пластика: армированный стекловолокном полипропилен (ПП), армированный стекловолокном полиамид 66 (ПА66) или ПА6, а также, в меньшей степени, материалы ПБТ и ППО.
Изделия из армированного ПП (полипропилена) обладают высокой жесткостью и прочностью, а их механические свойства могут быть улучшены в несколько раз, даже многократно. Армированный ПП используется в областяхнапример, в офисной мебели, например, в детских стульях с высокой спинкой и офисных креслах; он также используется в осевых и центробежных вентиляторах в холодильном оборудовании, таком как холодильники и кондиционеры.
Армированные материалы PA (полиамид) уже используются как в легковых, так и в коммерческих автомобилях, как правило, для изготовления небольших функциональных деталей. Примерами служат защитные чехлы для корпусов замков, страховочные клинья, встроенные гайки, педали газа, защитные кожухи переключения передач и ручки открывания. Если материал, выбранный производителем детали, имеет нестабильнуюНенадлежащее качество, ненадлежащий процесс производства или недостаточная сушка материала могут привести к разрушению слабых частей изделия.
С автоматомВ связи с растущим спросом автомобильной промышленности на легкие и экологически чистые материалы зарубежная автомобильная промышленность все больше склоняется к использованию материалов GMT (стеклянные термопластики) для удовлетворения потребностей структурных компонентов. Это в основном связано с превосходной прочностью GMT, коротким циклом формования, высокой эффективностью производства, низкими затратами на обработку и экологически чистым характером, что делает его одним из материалов 21-го века. GMT в основном используется в производстве многофункциональных кронштейнов, кронштейнов приборной панели, каркасов сидений, защит двигателя и кронштейнов аккумулятора в легковых автомобилях. Например, Audi A6 и A4, которые в настоящее время производятся FAW-Volkswagen, используют материалы GMT, но не достигли локализованного производства.
Улучшить общее качество автомобилей, чтобы приблизиться к передовому международному уровню и достичьe снижение веса, снижение вибрации и снижение шума, отечественные подразделения провели исследования по производству и формовке изделий из материалов GMT. Они имеют мощности для массового производства материалов GMT, а производственная линия с годовой производительностью 3000 тонн материала GMT была построена в Цзянъине, Цзянсу. Отечественные автопроизводители также используют материалы GMT в конструкции некоторых моделей и начали серийное пробное производство.
Листовой формовочный компаунд (SMC) — важный термореактивный пластик, армированный стекловолокном. Благодаря своим превосходным характеристикам, возможности крупномасштабного производства и способности достигать поверхностей класса А, он широко используется в автомобилях. В настоящее время применениеЗарубежные материалы SMC в автомобильной промышленности достигли нового прогресса. Основное применение SMC в автомобилях приходится на кузовные панели, на которые приходится 70% использования SMC. Самый быстрый рост наблюдается в структурных компонентах и деталях трансмиссии. Ожидается, что в ближайшие пять лет использование SMC в автомобилях увеличится на 22% до 71%, тогда как в других отраслях рост составит 13% до 35%.
Статус приложенияы и тенденции развития
1. Листовой формовочный компаунд с высоким содержанием стекловолокна (SMC) все чаще используется в автомобильных структурных компонентах. Впервые он был продемонстрирован в структурных деталях на двух моделях Ford (Explorer и Ranger) в 1995 году. Благодаря своей многофункциональности он, как широко считается, имеет преимущества в структурном проектировании, что привело к его широкому применению в автомобильных приборных панелях, системах рулевого управления, системах радиаторов и системах электронных устройств.
Верхние и нижние кронштейны, отлитые американской компанией Budd, используют композитный материал, содержащий 40% стекловолокна в ненасыщенном полиэфире. Эта двухсекционная передняя часть отвечает требованиям пользователя, при этом передняя часть нижней кабины выдвигается вперед. Верхняя частьacket закреплен на переднем навесе и передней конструкции кузова, в то время как нижний кронштейн работает совместно с системой охлаждения. Эти два кронштейна соединены между собой и взаимодействуют с навесом автомобиля и конструкцией кузова для стабилизации передней части.
2. Применение материалов из листового формовочного компаунда (SMC) низкой плотности: SMC низкой плотности имеет удельный весy 1,3, а практическое применение и испытания показали, что он на 30% легче стандартного SMC, удельный вес которого составляет 1,9. Использование этого SMC низкой плотности может снизить вес деталей примерно на 45% по сравнению с аналогичными деталями из стали. Все внутренние панели и новые внутренние части крыши модели Corvette '99 производства General Motors в США изготовлены из SMC низкой плотности. Кроме того, SMC низкой плотности также используется в дверях автомобилей, капотах двигателей и крышках багажников.
3. Другие применения SMC в автомобилях, помимо новых применений, упомянутых ранее, включают производство вариоus other parts. К ним относятся двери кабины, надувные крыши, каркасы бампера, грузовые двери, солнцезащитные козырьки, панели кузова, дренажные трубы крыши, боковые полосы навеса автомобиля и кузова грузовика, среди которых наибольшее применение приходится на внешние панели кузова. Что касается статуса внутреннего применения, с внедрением технологии производства легковых автомобилей в Китае SMC был впервые принят в легковых автомобилях, в основном использовался в отсеках для запасных шин и каркасах бампера. В настоящее время он также применяется в коммерческих автомобилях для таких деталей, как накладки отсека стойки, расширительные бачки, зажимы линейной скорости, большие/малые перегородки, узлы кожуха воздухозаборника и многое другое.
Композитный материал GFRPАвтомобильные листовые рессоры
Метод литья под давлением (RTM) заключается в прессовании смолы в закрытую форму, содержащую стекловолокно, с последующим отверждением при комнатной температуре или при нагревании. По сравнению с методом листового формованияng Compound (SMC), RTM предлагает более простое производственное оборудование, более низкие затраты на пресс-форму и превосходные физические свойства продукции, но он подходит только для среднего и мелкосерийного производства. В настоящее время автомобильные детали, производимые с использованием метода RTM за рубежом, были распространены на полноразмерные покрытия кузова. Напротив, внутри Китая технология формования RTM для производства автомобильных деталей все еще находится на стадии разработки и исследования, стремясь достичь уровня производства аналогичной зарубежной продукции с точки зрения механических свойств сырья, времени отверждения и спецификаций готовой продукции. Автомобильные детали, разработанные и исследованные внутри страны с использованием метода RTM, включают ветровые стекла, задние двери багажника, диффузоры, крыши, бамперы и задние подъемные двери для автомобилей Fukang.
Однако как быстрее и эффективнее применить процесс RTM к автомобилям, требуетсяТребования к материалам для структуры продукта, уровень эксплуатационных характеристик материалов, стандарты оценки и достижение поверхностей класса А являются вопросами, вызывающими озабоченность в автомобильной промышленности. Они также являются предпосылками для широкого внедрения RTM в производстве автомобильных деталей.
Почему FRP
С точки зрения производителей автомобилей, FRP (пластик, армированный волокном) по сравнению с другимиer materials, является очень привлекательным альтернативным материалом. Возьмем SMC/BMC (Sheet Molding Compound/Bulk Molding Compound) в качестве примеров:
* Экономия веса
* Интеграция компонентов
* Гибкость дизайна
* Значительно более низкие инвестиции
* Облегчает интеграцию антенных систем
* Стабильность размеров (низкий коэффициент линейного теплового расширения, сравнимый со сталью)
* Сохраняет высокие механические характеристики в условиях высоких температур
Совместимо с E-coating (электронная покраска)
Водители грузовиков хорошо знают, что сопротивление воздуха, также известное как лобовое сопротивление, всегда было значительным факторомПротивник для грузовиков. Большая лобовая площадь грузовиков, высокое шасси и квадратная форма прицепов делают их особенно восприимчивыми к сопротивлению воздуха.
ПротиводействоватьСопротивление воздуха, которое неизбежно увеличивает нагрузку на двигатель, чем больше скорость, тем больше сопротивление. Повышенная нагрузка из-за сопротивления воздуха приводит к увеличению расхода топлива. Чтобы уменьшить сопротивление воздуха, испытываемое грузовиками, и тем самым снизить расход топлива, инженеры ломали голову. Помимо принятия аэродинамических конструкций для кабины, было добавлено множество устройств для уменьшения сопротивления воздуха на раме и задней части прицепа. Что это за устройства, предназначенные для уменьшения сопротивления воздуха на грузовиках?
Дефлекторы крыши/бока
Дефлекторы на крыше и боковые дефлекторы в первую очередь предназначены для предотвращения прямого попадания ветра на грузовой отсек квадратной формы, перенаправляя большую часть воздуха так, чтобы он плавно обтекал верхнюю и боковые части прицепа, а не воздействовал непосредственно на переднюю часть прицепа.э-э, что вызывает значительное сопротивление. Правильно расположенные под углом и отрегулированные по высоте дефлекторы могут значительно снизить сопротивление, вызванное прицепом.
Боковые юбки автомобиля
Боковые юбки на транспортном средстве служат для сглаживания боковин шасси, бесшовно интегрируя его с кузовом автомобиля. Они закрывают такие элементы, как боковые бензобаки и топливные баки, уменьшая их фронтальную площадь, подверженную воздействию ветра, тем самым способствуя более плавному потоку воздуха без создания турбулентности.
Низкорасположенный Bumper
Выступающий вниз бампер уменьшает поток воздуха, поступающий под автомобиль, что помогает снизить сопротивление, создаваемое трением между шасси ивоздуха. Кроме того, некоторые бамперы с направляющими отверстиями не только уменьшают сопротивление воздуха, но и направляют поток воздуха к тормозным барабанам или тормозным дискам, способствуя охлаждению тормозной системы автомобиля.
Боковые дефлекторы грузового отсека
Дефлекторы по бокам грузового отсека закрывают часть колес и уменьшают расстояние между грузовым отсеком и землей. Такая конструкция уменьшает поток воздуха, поступающий с боков под автомобиль. Поскольку они закрывают часть колес, эти дефлекторыДемпферы также уменьшают турбулентность, возникающую при взаимодействии шин с воздухом.
Задний дефлектор
Создан, чтобы разрушатьt создает воздушные вихри сзади, оптимизируя воздушный поток, тем самым уменьшая аэродинамическое сопротивление.
Итак, какие материалы используются для изготовления дефлекторов и крышек на грузовиках? Насколько я понял, на высококонкурентном рынке стекловолокно (также известное как стеклопластик или GRP) пользуется популярностью из-за своей легкости, высокой прочности, коррозионной стойкости инадежность среди других свойств.
Стекловолокно — это композитный материал, в котором в качестве армирования используются стеклянные волокна и изделия из них (например, стеклоткань, мат, пряжа и т. д.), а в качестве матричного материала используется синтетическая смола.
Стекловолоконные дефлекторы/крышки
Европа начала использовать стекловолокно в автомобилях еще в 1955 году, с испытаний на кузовах модели STM-II. В 1970 году Япония использовала стекловолокно для производства декоративных чехлов для колес автомобилей, а в 1971 году Suzuki начала производить крышки двигателя и крылья из стекловолокна. В 1950-х годах Великобритания начала использовать стекловолокно, заменив предыдущие композитные кабины из стали и дерева, такие как в Ford S21 и трехколесные автомобили, которые привнесли совершенно новый и менее жесткий стиль в транспортные средства той эпохи.
Внутри Китая некоторые мПроизводители проделали большую работу по разработке кузовов транспортных средств из стекловолокна. Например, FAW успешно разработала крышки двигателя из стекловолокна и кабины с плоским носом, откидной верх довольно рано. В настоящее время использование изделий из стекловолокна в средних и тяжелых грузовиках в Китае довольно широко распространено, включая длинноносые двигателикрышки, бамперы, передние крышки, крышки крыши кабины, боковые юбки и дефлекторы. Известный отечественный производитель дефлекторов Dongguan Caiji Fiberglass Co., Ltd. является примером этого. Даже некоторые из роскошных больших спальных кабин в восхитительных американских длинноносых грузовиках сделаны из стекловолокна.
Легкий, высокопрочный, коррозионностойкий-устойчивый, широко используется в транспортных средствах
Благодаря своей низкой стоимости, короткому производственному циклу и высокой гибкости конструкции, стекловолоконные материалы широко используются во многих аспектах производства грузовиков. Например, несколько лет назад отечественные грузовики имели однообразный и жесткий дизайн, а индивидуальный внешний стиль был редкостью. С быстрым развитием отечественных автомагистралей, которыеh значительно стимулировало дальние перевозки, сложность создания индивидуального внешнего вида кабины из цельной стали, высокая стоимость проектирования пресс-форм и такие проблемы, как ржавчина и протечки в многопанельных сварных конструкциях, заставили многих производителей выбрать стекловолокно для покрытия крыши кабины.
В настоящее время многие грузовики используют фиСтеклопластиковые материалы для передних крышек и бамперов.
Стекловолокно характеризуется легкостью и высокой прочностью, его плотность составляет от 1,5 до 2,0. Это всего лишь около четверти или пятой части плотности углеродистой стали и даже ниже, чем у алюминия. По сравнению со сталью 08F, стекловолокно толщиной 2,5 мм имеетпрочность эквивалентна стали толщиной 1 мм. Кроме того, стекловолокно можно гибко проектировать в соответствии с потребностями, предлагая лучшую общую целостность и отличную технологичность. Это позволяет гибко выбирать процессы формования в зависимости от формы, назначения и количества продукта. Процесс формования прост, часто требует только одного шага, а материал обладает хорошей коррозионной стойкостью. Он может противостоять атмосферным условиям, воде и обычным концентрациям кислот, оснований и солей. Поэтому во многих грузовиках в настоящее время используются стекловолоконные материалы для передних бамперов, передних крышек, боковых юбок и дефлекторов.
Время публикации: 02.01.2024
