汽车复合材料

合集下载

复合材料在汽车上的应用

复合材料在汽车上的应用

复合材料在汽车上的应用随着汽车工业的发展,复合材料在汽车上的应用越来越广泛。

相比传统的金属材料,复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐疲劳、噪音低、耐高温等优异性能,因此受到了广泛的关注和应用。

前段大量使用的复合材料之一是碳纤维复合材料。

这种材料具有高强度、低密度、耐高温、耐腐蚀等优点,可制成车身、座椅、悬挂系统等零部件,以减轻汽车重量,提高燃油经济性。

许多高性能跑车、超级跑车以及电动车都使用了碳纤维车身,以提高车辆的动力性能和续航里程。

碳纤维还可以用于制造轮毂、刹车盘、变速箱、发动机纵梁等高强度部件,以提高汽车的性能和安全性。

除了碳纤维复合材料外,另一种较为常见的材料是玻璃纤维复合材料。

这种材料可以制成车身板、前保险杠、后保险杠、引擎罩等外壳结构件,具有较好的耐撞击性和仿真效果。

由于玻璃纤维复合材料的成本较低,应用领域比碳纤维复合材料更为广泛。

除了车身和外壳结构件之外,复合材料还可以用于汽车底盘、悬挂系统、排气系统、内饰件等零部件。

碳纤维增强聚酰亚胺材料可以用于制造悬挂系统的上下臂等部位,以提高汽车的行驶稳定性和操控性能。

而玻璃纤维复合材料可以用于制造排气系统的中段管道和消音器等部位,以降低噪音和提高耐腐蚀性。

复合材料内饰件如门板、座椅罩、天窗罩等,也可以用来美观、轻量化、提高舒适性。

通过使用复合材料,汽车的零部件重量可降低30%至70%,有助于提高燃油经济性并降低排放。

在未来,复合材料在汽车上的应用将会更加广泛。

同时也要注意复合材料的加工和生产成本,以及回收再利用问题,进一步推动汽车工业的绿色环保发展。

随着科技的不断发展,复合材料在汽车工业的应用前景越来越广阔。

在汽车行业中,除了玻璃纤维和碳纤维复合材料,还有许多其他类型的复合材料,如复合材料板材、复合材料密封件等,都可以应用到汽车的不同部位。

复合材料板材可以用来替代金属板材,制成车门、车顶、引擎罩、尾门或后盖等车身结构件。

这种板材在抗撞击性、耐腐蚀性、耐热性和耐疲劳性等方面都具有优良性能,同时也比同等强度的金属材料更轻,可以减轻车辆的总重量,提高燃油经济性和行驶稳定性。

汽车中的复合材料

汽车中的复合材料

复合材料在汽车中的应用一、汽车用复合材料简洁概述随着全球能源危机、环境污染等问题的重视,汽车对于重量、噪声、耗油等方面的要求的越来越高。

另一方面,高档轿车的附加功能越来越多,又会增加轿车质量。

汽车的轻量化会可以降低油耗、节省能源、保护环境、改善汽车性能。

图一展现了各类不同汽车的车重和它们的百公里油耗比照状况。

从图中可以看出汽车车重平均削减100kg,汽车的百公里油耗削减0.7L。

值得提示的是,汽车部件的能耗可以从三个方面考察:原材料能耗、加工能耗和运载能耗,图一所示的只是运载能耗。

汽车轻量化设计最有效的途径就是更换新材料。

在现代的众多材料之中,聚合物基复合材料具有比强度和比模量高、耐疲惫、本钱低、减振和降噪性能良好、耐腐蚀和尺寸稳定等优良性能,生产耗能只有钢材的50%-60%,是Al、Mg 材料的70%・80%, 其实不仅是聚合物基复合材料具有以上几点特点,用复合材料替代传统材料,普遍表现出质量小、耐腐蚀、易修补、噪声小、燃油消耗低、成型工艺便利、易回收采用,已广泛应用与制造汽车车身、车门、发动机罩、油底壳、保险杠、板弹簧和驱动轴等。

例如: 美国的Pontiac Fiero轿车采纳纤维增加塑料车身,车重削减了80%o下面概述一下各种复合材料在汽车上面的应用。

金属基复合材料在汽车上的应用:目前应用与汽车工业的金属基复合材料主要有AI或Mg基的颗粒或者短纤维增加的材料,特点是:比强度和比刚度高,耐磨性好,导热性好,热膨胀系数低。

金属基复合材料适合制造汽车的制动器耐磨件,如制动盘等。

现在的汽车制动盘大多采纳铸铁制图一:汽车能耗与重量关系造,但是用铝基复合材料替代铸铁可以减重50%-60%,同时制动距离短,提高导热系数,制动过程中的大量的热量能够散发出去,提高了抗热震性能。

在反复连续制动的工况下外表温度基本维持在450℃,而铸铁刹车盘外表温度高达700C,止匕外,摩擦系数更为稳定。

金属基复合材料还广泛用于制造轻质连杆和活塞。

汽车复合材料的定义

汽车复合材料的定义

汽车复合材料的定义、分类和基本特点汽车复合材料具有“结构物”的本质,即它首先是结构,其次才是材料。

因此,要充分发挥汽车复合材料的优势从而推进其在汽车中的广泛应用,必须首先对汽车复合材料的定义、分类和基本特点有一个清晰的了解和认识。

尽管纤维增强树脂基复合材料(以下简称“复合材料”)的诞生至今已有76年的发展历史,世界首辆复合材料车身的汽车Chevrolet Corvette诞生也有55年的历史,在适应汽车工业发展的需求中汽车复合材料技术也不断得到了进步和新的突破,从而在汽车中的应用越来越广泛。

但是,一个不容忽视的问题是,汽车复合材料的推进工作在汽车制造业中相对于其他轻量化材料仍然进展缓慢,起伏跌宕,这一问题在我国汽车制造业中尤为突出。

究其深层次原因,其中很重要的一点是,我国汽车行业的企业家、工程技术人员和用户,包括目前汽车复合材料的部分从业人员对复合材料缺乏正确的认识。

针对复合材料行业特有的认识问题,我国著名的复合材料专家张汝光教授曾经多次撰文并在不同的会议场合上大声疾呼:要正确认识复合材料!对此,他曾列举了一个例子:1988年,美国国会技术评价局发表了一份供政府决策指导的300多页的研究报告,报告题为“可设计的先进材料(指复合材料)”。

编者在“影响先进材料更广泛应用的原因”一节中指出,要实现先进材料的更广泛应用,不仅仅要解决好技术方面的问题,还要设法改变包括研究人员和用户等在内的人的观念问题,因为人们总是习惯于用更适合于常规材料的观念来考虑问题。

这个例子很能说明问题,也值得大家反思。

张教授指出,“习惯于用更适合于常规材料的观念来认识复合材料”是影响复合材料广泛应用的主要原因。

众所周知,美国是世界上复合材料应用最广、用量最大以及技术最先进的国家,但他们仍然认为,还是不能正确地认识和看待复合材料,这是影响复合材料发展的重要原因。

因此,对于复合材料应用还很落后、急需迎头赶上的中国汽车工业而言,只有正确认识汽车复合材料,才能用好汽车复合材料,也才能更好、更快地发展汽车复合材料。

复合材料在汽车轻量化中的应用

复合材料在汽车轻量化中的应用

复合材料在汽车轻量化中的应用嘿,大家好,今天咱们聊聊复合材料在汽车轻量化中的应用。

听到“复合材料”,你可能会觉得有点高深莫测,但其实它们就像是汽车的“减肥药”,能让车子变得更轻,更灵活,开起来也更省油。

说到轻量化,这可不是随便说说,轻了之后,汽车的性能可是大大提升,真的是事半功倍。

想象一下,开着一辆轻盈的车在马路上飞驰,那感觉可真爽啊!复合材料就是帮助实现这种感觉的魔法材料。

它们通常由两种或两种以上的材料组合而成,形成一种新型的材料,兼具强度和轻便。

这就像是把钢铁的坚固和塑料的轻便结合在了一起,真是妙不可言。

你可能会问,这些材料到底有哪些呢?比如碳纤维、玻璃纤维等等,都是近年来汽车制造中炙手可热的明星。

说到碳纤维,它可是个牛叉的家伙,虽然价格偏贵,但轻得要命,强度却爆表。

简直就是赛车手的最爱,想想在赛车场上飞速驰骋,那一瞬间,真是让人热血沸腾。

再说玻璃纤维,这家伙更是性价比之王,轻而且便宜,简直是大众化的选择。

像一些家庭轿车,都开始用这种材料来减轻车身重量。

减重的好处不止于此,轻量化还意味着更好的燃油经济性。

这年头,油价像过山车一样,让人心惊胆战。

如果汽车能轻一点,跑起来更省油,钱包也能轻松一点,真是一举两得。

这就好比吃了“减肥药”,看着体重秤上的数字一点一点往下掉,心里那个乐啊,甭提多爽了。

复合材料的好处还不止于此。

它们的耐腐蚀性可谓一绝,开车的时候难免遇到风吹日晒,车身表面难免会受到侵害。

这时候,复合材料的抗氧化能力就显得尤为重要。

就像是给车子穿上了一层保护膜,轻松应对各种恶劣天气,真是名副其实的“铁打的汉子”。

不过,大家也要知道,复合材料的生产工艺可不是那么简单。

它们需要特殊的设备和技术,制造过程中也得小心翼翼,才能确保材料的性能和质量。

这就好比做菜,材料新鲜、火候掌握得当,才能做出一盘色香味俱全的佳肴。

聊到这儿,咱们也得提提汽车行业的趋势。

随着环保意识的增强,越来越多的车企开始关注轻量化这一领域,纷纷投入资源研发新型复合材料。

聚氨酯汽车复合材料

聚氨酯汽车复合材料

聚氨酯汽车复合材料
聚氨酯汽车复合材料是一种新型的汽车材料,它具有轻质、高强度、耐腐蚀等
特点,因此在汽车制造领域有着广泛的应用前景。

聚氨酯汽车复合材料由聚氨酯树脂与玻璃纤维、碳纤维等增强材料复合而成,其优异的性能使其成为汽车制造领域的热门材料之一。

首先,聚氨酯汽车复合材料具有轻质的特点。

相比传统的金属材料,聚氨酯汽
车复合材料的密度更低,因此可以有效减轻汽车的整体重量。

在如今注重节能减排的社会背景下,汽车制造商们更加关注汽车的轻量化设计,以降低燃料消耗和减少尾气排放。

因此,聚氨酯汽车复合材料的轻质特性使其在汽车制造中具有重要意义。

其次,聚氨酯汽车复合材料具有高强度的特点。

聚氨酯树脂本身具有较高的强度,而与玻璃纤维、碳纤维等增强材料复合后,其强度更是得到了进一步提升。

这使得聚氨酯汽车复合材料在汽车制造中可以替代一些传统的金属材料,如钢铁、铝合金等,从而在保证汽车结构强度的前提下,更加轻量化。

此外,聚氨酯汽车复合材料还具有耐腐蚀的特点。

传统的金属材料在长期使用
过程中容易受到氧化、腐蚀等影响,从而影响汽车的使用寿命和安全性。

而聚氨酯汽车复合材料由于其化学稳定性较高,因此具有较好的耐腐蚀性能,可以有效延长汽车的使用寿命。

总的来说,聚氨酯汽车复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等诸多优点,这使
得它在汽车制造领域有着广阔的应用前景。

随着汽车工业的不断发展和技术的不断进步,相信聚氨酯汽车复合材料将会在未来发展中扮演越来越重要的角色,为汽车制造业带来更多的创新和发展。

复合材料在汽车行业的应用研究

复合材料在汽车行业的应用研究

复合材料在汽车行业的应用研究在当今汽车工业的快速发展中,复合材料凭借其独特的性能优势,逐渐成为汽车制造领域的重要材料。

复合材料不仅能够减轻车辆重量、提高燃油效率,还能增强汽车的安全性和耐久性。

本文将对复合材料在汽车行业的应用进行深入研究。

一、复合材料的特点与分类复合材料是由两种或两种以上具有不同物理和化学性质的材料组合而成的一种多相固体材料。

其特点主要包括高强度、高刚度、低密度、良好的耐腐蚀性和抗疲劳性能等。

常见的复合材料在汽车行业的应用主要有纤维增强复合材料和聚合物基复合材料。

纤维增强复合材料如碳纤维增强复合材料(CFRP)和玻璃纤维增强复合材料(GFRP),具有优异的力学性能。

聚合物基复合材料则以其良好的成型性能和成本优势,在汽车内饰和非结构部件中得到广泛应用。

二、复合材料在汽车车身结构中的应用汽车车身是复合材料应用的重要领域之一。

采用复合材料制造车身结构,可以显著减轻车身重量,从而提高燃油经济性和降低尾气排放。

例如,一些高端汽车品牌已经开始使用碳纤维增强复合材料来制造车身框架和覆盖件。

碳纤维的高强度和低重量特性,使得汽车在保持结构强度的同时,大幅降低了整车重量。

此外,玻璃纤维增强复合材料也常用于车身部件的制造,如保险杠、车门和引擎盖等。

这些部件在碰撞时能够吸收能量,提高汽车的被动安全性。

三、复合材料在汽车动力系统中的应用在汽车动力系统中,复合材料也发挥着重要作用。

例如,复合材料可以用于制造发动机缸体、缸盖和曲轴等部件。

这些部件需要具备高强度、耐高温和良好的耐磨性,而复合材料的性能能够满足这些要求。

同时,复合材料还可以用于制造涡轮增压器叶片和排气管等部件。

由于其良好的耐热性和耐腐蚀性,能够延长部件的使用寿命,提高动力系统的可靠性。

四、复合材料在汽车内饰中的应用汽车内饰对于舒适性和美观性有着较高的要求,复合材料在这方面也有着出色的表现。

聚合物基复合材料可以制成各种形状和颜色的内饰部件,如仪表板、座椅靠背和中控台等。

汽车材料配合的名词解释

汽车材料配合的名词解释

汽车材料配合的名词解释随着汽车工业的快速发展,汽车材料配合已成为汽车制造中不可或缺的重要环节。

本文将从材料配合的角度,对其中涉及的一些名词进行解释和探讨。

一、材料配合的概述材料配合是指将不同种类的材料进行组合和应用,以达到汽车结构设计和性能要求的一种工艺过程。

通过合理配合不同材料的特点和优势,汽车制造商能够提升汽车的品质、安全性、燃油效率等方面的性能。

二、复合材料复合材料是汽车材料配合中的一个重要概念。

它是指由两种或两种以上的材料通过物理或化学方式结合而成的材料。

常见的汽车复合材料有纤维增强塑料(Fiber Reinforced Plastics,FRP)、碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Composites,CFRP)等。

这些材料具有高强度、轻质化、耐腐蚀等优点,因此广泛应用于汽车车身、底盘等部件制造中。

三、材料耐久性材料耐久性是指材料在长期使用过程中受到的损伤程度。

汽车材料的耐久性直接影响汽车的寿命和使用性能。

在材料配合中,需要考虑材料的抗拉强度、抗腐蚀性、耐磨损性等特性,以确保汽车在各种恶劣环境下也能保持稳定可靠的性能。

四、热膨胀系数热膨胀系数是指材料在温度变化下膨胀或收缩的性质。

在材料配合中,不同材料的热膨胀系数需相互匹配,以避免在温度变化时产生过大的应力,从而导致零部件失效。

例如,铝合金的热膨胀系数与钢铁相比较大,因此在汽车发动机的设计中通常采用铝合金和钢铁的复合结构,以提高发动机的性能和效率。

五、材料接头材料接头即材料之间的连接方式。

在汽车制造中,接头的质量和可靠性对整车结构的稳定性和安全性起着至关重要的作用。

常见的材料接头方式有焊接、螺栓连接、胶合等。

不同的材料接头有不同的优缺点,需根据具体应用需求进行选择。

六、材料设计材料设计是指根据汽车功能要求和运行环境,选择合适的材料,并确定其在汽车制造中的应用方式和配合关系。

材料设计需要考虑多个因素,如强度、重量、成本、环保性等。

列举汽车用复合材料优缺点

列举汽车用复合材料优缺点

列举汽车用复合材料优缺点复合材料是一种由两种或两种以上的材料组合而成的新材料,具有独特的性能和优势。

在汽车制造领域,复合材料被广泛应用于车身、底盘、发动机和内饰等部件中。

本文将从优点和缺点两个方面列举汽车用复合材料的特点。

一、优点1. 轻量化:复合材料相比传统金属材料更轻,可以有效减轻汽车的整体重量。

相同重量下,使用复合材料制造的汽车具有更高的燃油效率和更低的尾气排放,有助于降低环境污染。

2. 强度高:复合材料具有优异的强度和刚度,能够提供更好的撞击安全性和车辆稳定性。

使用复合材料制造的车身结构可以有效吸收和分散碰撞能量,提高车辆的安全性能。

3. 抗腐蚀:与金属材料相比,复合材料具有更好的抗腐蚀性能。

在恶劣的环境条件下,复合材料能够更好地抵御潮湿、酸碱、盐雾等腐蚀因素,延长汽车的使用寿命。

4. 设计自由度高:复合材料可以通过模压、注射、层叠等工艺制造成各种形状和尺寸的零部件,提供了更多的设计自由度。

汽车制造商可以根据不同的需求和风格,设计出更加独特和美观的车身和内饰。

5. 能量吸收性能好:复合材料的能量吸收性能优于传统金属材料,可以在碰撞时有效地减少乘员受伤的风险。

这是由于复合材料的结构可以通过合理的设计和材料组合来实现更好的能量吸收和分散。

二、缺点1. 成本高:相比传统的金属材料,复合材料的制造成本较高。

复合材料的生产工艺要求更高,需要投入更多的时间和资源。

因此,使用复合材料制造的汽车往往价格较高,不适合大众市场。

2. 回收难度大:复合材料的回收和再利用相对困难。

由于复合材料的成分多样,不同材料的分离和处理需要专门的设备和技术。

这给环境保护和可持续发展带来了一定的挑战。

3. 耐热性差:部分复合材料在高温环境下容易发生脱层、变形等问题。

这限制了复合材料在发动机和排气系统等高温部件上的应用。

在这些部件上,传统金属材料仍然具有较好的性能。

4. 维修困难:相比传统金属材料,复合材料的维修和修复难度较大。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

汽车复合材料主要加工工艺和技术世界上第一辆全复合材料车身的汽车诞生55年以来,随着汽车工业的快速发展以及大众环保意识和节能意识的不断增强,尤其是在世界能源危机和石油涨价而使得汽车工业向轻量化方向发展的大背景下,作为汽车轻量化主流轻质材料之一的汽车复合材料的材料性能和加工工艺技术也因此而得到了快速发展。

现在,无论是欧、美、日等汽车工业发达国家,还是中国、巴西和印度等汽车工业快速发展中国家,都已在汽车制造量采用汽车复合材料,涉及的车辆有商用车、乘用车、工程车、农用车、运动车以及休闲车、军用车和摩托车等几乎所有的车种,主要应用围也从外履件发展到汽车的各个部分,可以说从车头到车尾,从外饰件到饰件,从A级表面的车身面板到结构件、半结构件,从车门、车窗到车盖、车顶,从皮卡车厢、车身底护板到发动机气门盖、油底壳,从座椅骨架、底盘到储气罐、传动轴和板弹簧等,到处都有汽车复合材料的应用。

那么,这些形状各异、技术性能各不相同,甚至规格和产量规模都相差甚远的汽车复合材料零部件是如何生产出来的呢?其主要生产工艺有哪些?与常规金属汽车零部件生产相比又有什么优缺点?……我们知道,汽车复合材料是一种可设计的材料,能够方便地实现整体综合优化设计。

其中汽车复合材料制造工艺的可设计性带给了汽车复合材料制造行业无穷的想像力和创新机会。

目前,我们己知的汽车复合材料制造工艺技术就多达几十种,并且还处于不断的创新发展之中。

由于篇幅有限,本文就汽车复合材料主要且常用的6种加工工艺和技术做一初步介绍。

手糊成型工艺和技术简单地说,手糊成型工艺(Hand Lay-up Molding)是手工作业把玻璃纤维织物和树脂交替地铺层在已被覆好脱模剂和胶衣的模具上,然后用压辊滚压压实脱泡,最后在常温下固化成型为汽车复合材料制品,如图1所示。

尽管在现代汽车复合材料成型新工艺不断涌现的情况下,手糊成型工艺显得比较原始,但是,该工艺却具有其独特的不可替代性,仍然为世界各国汽车复合材料行业特别是中国汽车复合材料行业所广泛采用。

图1 手糊成型工艺示意图图2所示为手糊成型工艺流程。

从该工艺流程可以看出,手糊成型工艺具有以下优点:不需要复杂的设备和模具,投资低;生产技术容易掌握,且产品不受尺寸形状的限制,适合小批量和大型制件的生产;可与其他材料如金属、木材及塑料泡沫等同时复合制成一体。

这些优点使得手糊成型工艺至今仍然作为汽车复合材料的一种主要成型工艺而被用于小批量地加工各种汽车复合材料制品,如客车和重型卡车的前/后围面板、高顶、导流罩、引擎罩盖、保险杠、挡泥板以及休闲车、农用车的车身等。

此外该工艺还被用于新车开发,如制造概念车和新车样件试制。

图2 手糊成型工艺流程手糊成型工艺的缺点是生产效率低,生产周期长,工作环境差,因此对于大批量车型的产品不太适合。

此外,由于这种工艺与操作人员的技能水平和制作环境条件有很大的关系,受此影响,在我国,由手糊成型工艺生产的汽车零部件的质量往往不够稳定,从而影响了汽车复合材料的声誉。

需要说明的是,手糊成型工艺并不是劣质汽车复合材料零部件的代名词。

只要严格按照手糊成型工艺的流程和工艺规,准确掌握手糊工艺的技术要领,同样能够制作出一流水平的汽车复合材料制品。

实际上,国外很多昂贵和精致的高档跑车以及在展会上熠熠生辉的很多概念车均出自于手糊成型工艺之手。

图3所示的Chevrolet Corvette跑车,其车身即为用手糊成型工艺生产出来的。

图3 用手糊成型工艺生产的跑车车身喷射成型工艺和技术图4所示为喷射成型工艺(Spray Up Molding)示意图。

该工艺是将混有引发剂和促进剂的两种聚酯分别从喷枪两侧喷出,同时将切断的玻纤无捻粗纱由喷枪中心喷出,使其与树脂在空间均匀混合后沉积到模具上。

当沉积到一定厚度时,用压辊滚压使纤维浸透树脂,排除气泡,在经常温固化后成型为汽车复合材料制品。

喷射成型工艺是在手糊成型工艺的基础上发展起来的。

由于该工艺是借助于机械的手工操作工艺,因此也被称为“半机械手糊成型工艺”。

图5所示为该工艺的工艺流程。

图4 喷射成型工艺示意图图5 喷射成型工艺流程与手糊成型工艺相比,喷射成型工艺的效率提高了2~4倍甚至更高。

其优点是:由于使用无捻粗纱代替了手糊工艺的玻璃纤维织物,因而材料成本更低;成型过程中无接缝,这使得制品的整体性和层间剪切强度更好;可自由调节产品的壁厚、纤维与树脂的比例以及纤维的长度,因而满足了汽车零部件的不同机械强度要求。

由于喷射成型工艺具有效率高、成本低及产品尺寸形状不受限制的优点,因此该工艺在国外汽车复合材料行业中,有逐步取代传统的手糊成型工艺的趋势,例如,客车和重型卡车的很多前/后围面板、侧面护板、高顶及导流罩等都已由喷射成型工艺制作。

喷射成型工艺的缺点是:产品的均匀度在很大程度上取决于操作人员的操作熟练程度;由于喷射成型的树脂含量高且增强玻纤短,因而制品强度较低;阴模成型比阳模成型难度大,小型制品比大型制品生产难度大;生产现场工作环境恶劣,环境污染程度一般均大于其他的工艺方法;初期投资比手糊成型工艺大。

尽管如此,近年来,喷射成型工艺的缺点正在得到极大的改善。

在国外,已采用机械手编程来替代人工喷射,从而大大提高了产品质量的稳定性,原材料的损耗也被明显降低。

同时,通过对生产现场采取全封闭的管理措施以及进行空气排放处理,使得环境污染问题得到明显改善。

图6所示为采用喷射成型工艺生产的KENWORTH重卡高顶。

图6 采用喷射成型工艺生产的重卡高顶缠绕成型工艺和技术缠绕成型工艺(Filament Winding)是在控制纤维力和预定线型的条件下,将浸过树脂胶液的连续纤维(或布带、预浸纱)按照一定的规律连续地缠绕到相应于制品腔尺寸的芯模或衬上,然后在室温或加热条件下使之固化、脱模,获得一定形状的汽车复合材料制品,如图7所示。

根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同,分为干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种。

其中,湿法缠绕的应用最为普遍。

湿法缠绕工艺顾名思义是将连续玻璃纤维粗纱或玻璃布带浸渍树脂胶后,直接缠绕到芯模或衬上而成型并经固化的成型方法。

而干法缠绕一般仅用于高性能、高精度的尖端技术领域中。

图7 纤维缠绕成型工艺示意图纤维缠绕成型工艺的优点是:能够按产品的受力状况设计缠绕规律,以充分发挥纤维的强度;比强度高。

一般来讲,纤维缠绕压力容器与同体积、同压力的钢质容器相比,重量可减轻40%~60%;可靠性高。

纤维缠绕制品易实现机械化和自动化生产,工艺条件确定后,缠出来的产品质量稳定、精确;生产效率高。

采用机械化或自动化生产,只需少数操作工人,缠绕速度快(240m/min);成本低。

在同一产品上,可合理配选若干种材料(包括树脂、纤维和衬),使其再复合以达到最佳的技术经济效果。

现在用纤维缠绕成型工艺生产的CNG/LPG高压气瓶、传动轴和板状弹簧等已广泛应用于大客车、轿车和卡车上。

纤维缠绕成型工艺的缺点是:缠绕成型适应性小,不能缠任意结构形式的制品,特别是具有凹形表面的制品。

这是因为缠绕时,纤维不能紧贴在芯模表面,而是处于架空状态;缠绕成型需要有缠绕机、芯模、固化加热炉、脱模机及熟练的技术工人,不仅投资大,而且技术要求高,因此只有大批量生产时才能获得较大的经济技术效益。

图8所示为采用纤维缠绕成型工艺生产的CNG乘用车用高压气瓶。

图8 采用纤维缠绕成型工艺生产的CNG车用气瓶树脂传递模塑成型工艺和技术树脂传递模塑成型工艺(Resin Transfer Moulding)简称RTM。

该技术始于1950年代,是从湿法铺层手糊成型工艺和注塑成型工艺中衍生出来的一种新的闭模成型工艺。

该工艺一般是在模具的型腔中预先放置玻璃纤维增强材料(包括螺栓、螺帽或聚氨酯泡沫塑料等嵌件),闭模锁紧后,将配好的树脂胶液在一定的温度和压力下,从设置于适当位置的注入孔处注入模腔,浸透玻纤增强材料,然后一起固化,最后启模、脱模,得到两面光滑的汽车复合材料制品。

图9所示为RTM工艺示意图。

图9 树脂传递模塑成型工艺示意图图10所示为RTM的工艺流程。

由于是一种闭模成型工艺,因此RTM的优点是:无需胶衣涂层即可使构件获得双面光滑的表面;在成型过程中散发的挥发性物质很少,有利于工人的健康和环境保护;模具制造与材料选择的机动性强,不需要庞大、复杂的成型设备就可以制造出复杂的、有极好制品表面的大型构件;根据设计需求,增强材料可以按任意方向铺放或局部增强,因而容易实现按制品受力状况铺放增强材料的目的。

成型效率高、投资少以及易实现自动化生产的特点,使RTM工艺日益为汽车复合材料行业所重视,并逐步成为取代手糊成型、喷射成型的主导成型工艺之一。

图10 RTM工艺流程目前,RTM工艺在汽车制造业中的应用已非常广泛,如乘用车的车顶、后厢盖、侧门框和备胎仓,以及卡车的整体驾驶室、挡泥板和储物箱门等都有用RTM工艺生产的。

图11所示是用RTM工艺生产的ASTON MARTIN跑车的车身侧围板。

图11 用RTM工艺生产的车身侧围板当然,RTM工艺也存在一些不足,如:双面模具的加工费用较高;预成型坯加工生产设备的投资大;对原材料(树脂和玻纤材料)和模具质量的要求高,以及对模具中的设置与工艺要求严格等。

目前,对RTM成型工艺的研究和推广不断取得新的进展,主要研究方向集中在:微机控制注射机组、增强材料预成型技术、低成本模具、快速树脂固化体系及工艺稳定性和适应性等方面,涌现出了一系列改良的RTM成型工艺,如Lite-RTM、VARTM、VIP和TERTM等。

模压成型工艺和技术模压成型工艺(Compression Molding)是复合材料生产中最古老而又富有无限活力的一种成型方法。

它是将一定量的预混料或预浸料加入金属对模,经加热、加压固化而成型的一种方法,如图12所示。

模压料的品种有很多,可以是预浸物料、预混物料,也可以是坯料。

当前常用的模压料品种有:热固性复合材料,包括SMC、BMC和TMC等;热塑性复合材料,包括GMT、D-LFT和G-LFT等。

图12 模压成型工艺示意图在提到模压成型工艺技术时,我们特别要提到汽车复合材料工业广泛应用的热固性复合材料SMC和热塑性复合材料GMT模压成型工艺。

SMC(Sheet Moulding Compounds)又名片状模塑料,是一种带流动性能的预浸材料,其物理形态是一种类似“橡皮”的夹芯材料,“芯材”由经树脂糊充分浸渍的短切玻璃纤维(或毡)组成,上下两面为聚乙烯薄膜所覆盖,以防止空气,灰尘、水汽及杂质等对材料的污染以及聚酯树脂交联剂苯乙烯的挥发损失。

树脂糊里含有聚酯树脂、引发剂、化学增稠剂、低收缩率添加剂、填料、脱模剂和颜料等组分。

SMC主要采用金属对模的模压成型工艺,其压制工艺过程相对比较简单,主要包括片状模塑料的制备和成模两部分。

相关文档
最新文档