热塑性复合材料在汽车轻量化领域的应用及问题分析
复合材料在汽车上的应用模板

复合材料在汽车上的应用 SAMPE中国年会
刘明昌 2013年11月5日
报告内容
一、复合材料在汽车上的应用现状
二、热塑性复合材料在汽车上的应用
三、热固性复合材料在汽车上的应用
四、我们复材如何在汽车上应用
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一、复合材料在汽车上的应用现状
一、复合材料在汽车上的应用现状
二、热塑性复合材料在汽车上的应用
油耗
0.3L~0.6L/百公里
电动车辆 车身质量 行程 10% 8% 100Kg
——复合材料在上汽乘用车上的应用,胡仁其 高级经理,上汽乘用车中心实验室
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二、热塑性复合材料在汽车上的应用
2.2 整车轻量化的途径 轻质材料 高强钢 轻合金 复合材料 …
结构优化设计 等强度设计 形状拓扑优化 集成化设计 …
汽车轻量化
先进制造工艺 激光拼焊板 连续变截面板 空心连续变截钢管 自冲铆接 …
复合材料的使用时整车轻量化的主要途径之一。
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二、热塑性复合材料在汽车上的应用
2.3 典型乘用车所用材料
高分子复合材料具有比强度、比模量大,耐疲劳性能好,阻尼减震性好,破损安 全性高和耐腐蚀性能优越等特点,因此高分子复合材料的使用能够在使得汽车在 节能减重的同时更具安全和舒适性。
有人称,2013年是复合材料汽车元年
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一、复合材料在汽车上的应用现状
1.1 汽车工业成为复合材料的最大用户 统计显示,全世界平均每辆汽车的塑料用量在2000年就已达105千克,约占汽车总重量 的8%~12%。而发达国家汽车的单车塑料平均使用量为120千克,占汽车总重量的12%~20%。
近两年,车用塑料的最大品种――聚丙烯,每年以2.2%~2.8%的速度加快增长,预计到2020
塑料与复合材料在汽车轻量化设计中的应用

塑料与复合材料在汽车轻量化设计中的应用摘要:伴随着汽车产业的快速发展,生产规模日益扩大,产品质量也在不断升级,但也产生了一系列的问题。
所以,为了确保汽车产业的长足发展,必须要做好节能减排工作,塑料和复合材料具有耐腐蚀、比重轻等特点,在汽车轻量化设计中占据了很大的比重。
从而达到降低燃油消耗、降低尾气排放、推动车辆安全性的目的。
本文着重探讨了车辆轻质设计的意义,以及塑料和复合材料在车辆轻质设计中的应用。
关键词:塑料;复合材料;汽车;轻量化;应用在建立生态文明的社会中,最主要的就是要坚持人与社会的协调发展,在生态建设与工业建设之间保持平衡,这是企业行业必须遵守的一个原则。
为了最大程度地达到节能减排的环保要求,必须在汽车轻量化的设计中采用节能减排的材料,从而达到减轻汽车重量,构建和谐的环境。
一、汽车轻量化设计的重要性(一)汽车轻量化的概念和意义车辆的轻量化,就是要确保车辆的安全性和结构强度,又要减少车辆的重量。
根据有关试验,车重每减轻10%,油耗可降低6%到8%,缩短制动距离,废气排放亦大幅降低。
同时,若能减轻车体重量,则将大大提高整车的整体操控性、耐磨性和驾驶舒适性。
(二)主要措施首先是结构的轻量化。
随着计算机工业的日益发达与提高,它已经全面渗入到汽车行业与设计工业当中,这不但使车辆的设计性能获得了很大的改善,同时也满足了当今人类对节能减排的需求。
尤其是在轻量化发展领域,通过网络信息技术辅助调整车辆构造,不但能够提高车辆的安全性驾驶,而且能够提高汽车的个性使用效能。
例如,在计算机网络技术上,通过确定汽车的结构高度等数据,通过一个功能强大的数据库系统,能够对汽车的稳定性做出评估和统计。
另外,它能够减少发动机的更新换代周期,增加资金效益。
其次,是轻质的材料。
随着科学技术的进展,包括航空、汽车等高性能机器正逐步进入人们的视线。
塑胶与合成材料,也是当今科技与物质发展的重要方向。
这样不仅可以达到材料的轻质,而且可以达到最大的经济效益。
热塑性复合材料在汽车外饰件上的具体应用分析

热塑性复合材料在汽车外饰件上的具体应用分析作者:文/尚洋王晓婧来源:《时代汽车》 2017年第17期尚洋王晓婧众泰汽车工程研究院浙江省杭州市310018摘要:汽车用复合性材料指的是长纤维增强的、以树脂为基体的一类材料,其是否可以回收利用是由树脂的性能决定的,如果树脂是热固性的,那么该材料则同样是热固性的。
这种材料某些性能相比于热塑性的材料要差一些,本文对热塑性复合材料进行了简单介绍。
本文首先列举了热塑性材料的常见种类和特点,并分析了聚丙烯基热塑性复合材料在使用中的常见问题,最后就如何提高聚丙烯基热塑性复合材料制品表面质量进行了一定的分析,希望通过本文可以有效地促进热塑性复合材料在汽车外饰件中的使用,使汽车行业再一次进步。
关键词:热塑性复合材料;汽车外饰;应用分析1 引言在以往汽车外饰中经常使用的材料一般是热固性材料,这种材料的废弃件和边角余料经常是通过掩埋或者焚烧进行处理的,这样的处理方式会造成环境的污染问题。
但是使用热塑性材料则不会出现些类似问题,热塑新材料不仅可以进行循环利用,还具有密度低、成本低、生产效率高等特点。
在生产中使用这一材料代替金属材料或者是热固性材料可以实现轻量化的设计和生产,所以这种材料在汽车中的使用范围越来越广。
2 热塑性复合材料的种类和特点现阶段在汽车外饰材料使用中,常见的材料主要有GMT 材料和LFT 材料两种,下面简单介绍这两种材料的特点。
GMT 材料的基体树脂材料是聚丙烯,其具有许多优点,如密度低、加工性好等,在现阶段使用较多。
这种材料需要使用压模的方式进行成型,片材需要先进行预热,在220℃左右,然后才可以进行零件的制作。
这种材料具有较强的耐冲性,所以经常用来替换汽车原来的金属和热固性材料,主要进行汽车前端模块框架或者是汽车仪表板骨架等方面的制作,用来替换高强度骨架类零件。
LFT材料可以先被制作成粒状或者片状,然后运输到厂家进行各种零件的制作,这一工艺的名字叫做LFT-G,也可以直接进行在线生产,这一工艺技术叫做LFT-D。
热塑性复合材料在汽车车身结构件上的应用开发

热塑性复合材料在汽车车身结构件上的应用开发摘要:以某中型车座椅横梁为研究对象,从选材设计、结构设计和工艺设计等方面全面介绍了热塑性复合材料座椅横梁的轻量化设计方案及制造技术;并通过零部件的性能检测和减重效果评价,验证了产品符合使用性能与设计要求,可有效替代原钣金结构,并在成本未显著提升的同时实现减重32%,可有效降低整车油耗,对满足国家油耗强制法规提供了有力支持。
关键词:热塑性复合材料轻量化1 前言在我国汽车产业飞速发展的同时,能源安全、节能减排已经成为汽车产业可持续发展所面临的重要问题。
国家出台了一系列的政策法规,对汽车的能耗和排放指标均进行了严格的限制,而汽车轻量化正是解决上述问题,满足政策及市场需求的重要手段。
碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic,CFRP)以其优异的机械性能、抗疲劳性能以及远低于金属的密度条件,成为了汽车轻量化的首选材料。
但是,目前90%以上的汽车用碳纤维复合材料均采用热固性树脂体系,这类材料存在回收困难、固化周期长等问题,对满足《汽车有害物质和可回收利用率管理要求》将造成较大影响。
为此,热塑性碳纤维复合材料就成为解决这一问题的有效手段[1]。
连续纤维增强热塑性复合材料具有较好的机械性能,目前多通过模压工艺实现成型,但是,受工艺特性限制,无法满足一些特殊结构的成型要求。
对于这类复杂结构,目前多采用注塑成型的方式,但使用的纤维长度仅3 mm左右,制品的机械性能较差,较难满足车身结构件的使用要求[2]。
如果将模压工艺与注塑成型的方式结合起来,以连续纤维增强热塑性复合材料为骨架,并通过注塑成型的方式实现复杂结构的成型,则可同时满足汽车零部件对性能和结构的需要,进一步拓展热塑性复合材料在汽车结构件上的应用。
为此,项目组依托“国家自然科学基金-中国汽车产业创新发展联合基金”U1664250课题,以某中型车的座椅横梁为研究对象,通过采用模压-注塑混合成型工艺的形式,进行了全流程的设计开发,在降低零部件质量的同时,深入研究了模压-注塑共性关键技术问题,为模压-注塑混合成型工艺在整车上的批量应用积累了宝贵经验。
GMT

GMT技术及其在汽车领域的应用1 前言热塑性树脂基复合材料近年来发展迅速,特别是玻纤毡增强热塑性片材(Glassfiber Mat Thermo-plastic简称GMT)是八十年代以来世界先进国家竞相发展的新技术,它是以连续玻璃纤维毡或短切玻纤毡和热塑性树脂复合而成的一种片状模塑料。
GMT的概念于四十年代中期提出,六十年代开始熔融法(干法)工艺研究,七十年代中期进入工业化阶段。
随着应用领域的扩大,八十年代后期开始了悬浮法(湿法)工艺研究,九十年代中前期开始工业化生产并进人实用阶段。
进入八十年代后期,GMT片材及其制品已成为国际上极为活跃的复合材料制品之一。
我国GMT的研究开发是从八十年代后期开始的,“九五”期间被列为国家863高技术新材料研究课题,通过科研院所和大学的联合攻关,已掌握了GMT的关键技术,片材性能达到了国外同类产品水平.在应用开发方面也取得了良好进展。
近年来,随着人们对汽车的安全性、舒适性、环保性以及轻量化的要求,国内外汽车工业越来越倾向于使用具有冲击韧性好、重量轻、生产效率高、加工成本低、清洁环保、可再生利用等一系列优点的GMT材料来生产汽车前端支架、仪表板、发动机护板等结构部件。
据估计,现在每辆汽车上使用的GMT材料占其自重的10~15%。
随着GMT片材的进一步发展与完善,GMT在汽车工业中的应用,将具有更加广泛的前景2 GMT生产技术2.1 原材料(1)热塑性树脂尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素等流动性好;聚苯乙烯系列树脂(如ABS、AS)、有机玻璃、聚甲醛、聚苯醚等流动性中等;聚碳酸醋、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料等流动性差。
(2)改性添加剂加工助剂有内外润滑剂、加工改性剂、脱模剂等;强度助剂有增塑剂、增韧剂、增强剂等;寿命助剂有抗氧剂、光稳定剂(紫外线吸收剂)、热稳定剂、防生物剂(抗菌、防鼠)等,表面助剂有抗静电剂、偶联剂等,其它功能助剂有发泡剂、阻燃剂、固化剂、交联剂、填料等。
轻质热塑性复合材料成为汽车制造用材的主流

■龙桑田编译LightweightTPcompositetakesthedriver矿蓦seat在当今汽车工业普遍采用的塑料板件种类中,轻质的玻纤增强型聚丙烯板材正日渐占据主导地位,由美国Azdel公司生产的SuperLite板材早已用于制造车顶内衬、小搁板和遮阳板,从2004年夏天开始,这种品牌板件首次出现在福特汽车的门板、仪表板、上或下A/B支柱、仪表盘边托板、以及其它的柔软饰件上。
而在车外面板的应用方面,已在2005年把SuperLite板材应用于加工英式汽42WotkiPb鲥∞一2006Vol24No.2——车中具有A级光泽表面的引擎盖和车尾箱盖。
由GE高新材料公司和PPG工业公司共同出资组建了Azdel公司,公司总裁肯-福登(KenForden)介绍说,这种轻质板材采用了低压热烫印工艺加工而成,具有比用金属压印或SMC压塑工艺更短的交货期、更低的设备成本等优点,每年可接到高达75000件的委托订单。
由于SuperLite板材在汽车上的应用需求量不断增长,促使Azdel公司将产能提高50%,达到每年5000万磅。
加工SuperLite塑料板材采用类似于造纸法那样的淤浆工艺,在充气PP基体材料上掺入42%~55%份量的切碎长玻璃纤维,与同样玻纤含量和厚度的片材相比,密度降低至0.3~0.89/era3,板件的基本重量在600~20009/in2之间。
另外,玻纤含量相当,采用切碎或长玻纤毡片加工而成的AzdelGMT品级,其密度在1.17~1.29g/em3之间,板件的基本重量为4400-5470∥m2。
即将面世的福特GT车的A/B支杆、皮质感装饰的仪器面板和门板,其它饰件都使用AzdelSuperLite的PP一玻纤复合材料。
这种轻质板材具有高的刚度重量比,在相当宽的温度范围内具备冲击强度高、优异的消声性能,以及突出的抗蠕变特性,热膨胀系数低于铝板,而接近于钢板等优点。
l软质感制件应用广泛Lear公司是一家汽车系统组装制造厂,正在实施福特公司的GT计划项目,以检验这种轻质板材用作车内软质感部件的可能性。
玻璃纤维热塑性复合材料考核试卷

B.较高的热稳定性
C.很高的延展性
D.较低的成本
2.下列哪种玻璃纤维不适合用于热塑性复合材料?()
A. E玻璃纤维
B. S玻璃纤维
C. C玻璃纤维
D. AR玻璃纤维
3.热塑性复合材料中,常用的热塑性树脂有:()
A.聚乙烯
B.聚苯乙烯
C.聚酯
D.以上都是
4.玻璃纤维在热塑性复合材料中的含量通常为:()
A.发动机部件
B.车身部件
C.内饰部件
D.以上都是
13.在热塑性复合材料中,哪种玻璃纤维的力学性能最好?()
A. E玻璃纤维
B. S玻璃纤维
C. C玻璃纤维
D. AR玻璃纤维
14.玻璃纤维热塑性复合材料在航空领域的应用主要是:()
A.飞机机身
B.发动机部件
C.舱内装饰
D.飞机轮胎
15.下列哪种热塑性树脂的熔点最高?()
A.玻璃纤维的含量
B.玻璃纤维的分布
C.热塑性树脂的结晶度
D.成型工艺
8.玻璃纤维热塑性复合材料在风电叶片中的应用优势包括:()
A.高强度
B.轻质
C.耐疲劳
D.易回收
9.以下哪些是热塑性复合材料的环境友好性特点?()
A.可回收利用
B.节约能源
C.减少环境污染
D.降低生产成本
10.玻璃纤维热塑性复合材料在航空航天领域的应用包括:()
1.玻璃纤维热塑性复合材料的成本高于热固性复合材料。()
2.玻璃纤维的长度越长,热塑性复合材料的力学性能越好。()
3.热塑性复合材料在高温下可以反复成型。()
4.玻璃纤维热塑性复合材料在所有环境下都具有优良的耐腐蚀性能。()
热塑性复合材料在汽车车身结构件上的应用开发

在技术持续发展的大环境下,我国的汽车产业获得了飞速的发展。
总结现阶段我国汽车产业的持续发展,其面临的主要问题为能源安全与节能减排。
现如今,国家出台了一系列的政策与法规,目的是要对汽车的能耗以及排放指标等进行限制,而要真正地解决汽车能耗问题,还是要从汽车轻量化入手。
碳纤维复合材料的机械性能十分优异,且其抗疲劳性能要明显地优于金属的密度条件,所以在汽车轻量化实践中碳纤维材料应该作为首选。
对目前的市场进行总结,90%以上的汽车在使用碳纤维复合材料的时候利用的是热固性树脂体系,这类材料在后续回收利用等方面存在着问题,而热塑性碳纤维复合材料则可以很好地解决这一问题。
连续纤维增强热塑性复合材料的机械性能更加的突出,且目前已经实现了成型。
不过受到工艺特性的限制,一些特殊结构的成型要求还没办法满足。
在现阶段的该问题解决中,主要采用的是注塑成型的方式,但是这种方式成型的制品机械性能并不理想。
模压工艺和注塑工艺有各自的优势,如果将其进行结合,并以连续纤维增强热塑性复合材料作为骨架,然后通过注塑成型的方式来进行复杂结构的成型,这样,热塑性复合材料在汽车车身构件中的利用会更加的显著。
1热塑性复合材料要在汽车车身构件设计开发的过程中充分利用热塑性复合材料,首先需要对热塑性复合材料有全面的认知和了解。
就定义而言,所谓的热塑性复合材料指的是以热塑性树脂作为基体,以各种纤维为增强材料而制成的复合材料。
对热塑性复合材料的类别划分进行分析,按照树脂基体和复合之后的性能,热塑性复合材料主要分为两大类:(1)高性能复合材料,其以优良纤维增强高性能热塑性树脂,比如碳纤维、芳纶纤维、聚苯硫醚等均属于高性能复合材料,这类材料的比强度和比模量较高,能够在200℃以上长期使用。
(2)通用型复合材料,其指的是以玻纤及制品增强一般通用的热塑性树脂,比如目前广泛使用的PP、PE、PVC 等均属于这一类材料。
在实践中要强调热塑性复合材料的有效利用,还需要对热塑性复合材料的特性进行了解。
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汽车轻量化的重要意义
汽车轻量化,是汽车行业发展的必由之路 节约能源、减少环境污染成为世界汽车工业界亟待解决的两大问题。 减轻汽车自重是节约能源和提高燃料经济性的最基本途径之一; 减轻汽车自身质量是降低汽车排放、提高燃油经济性的最有效措施之
LFT
CFT
热塑性复合材料
纤维长度与性能的关系
SFT:增强纤维长度0.2-0.6mm,LFT:纤维长度6-25mm; CFT:纤维连续
随着纤维保留长度的增加,材料的力学性能、刚度、冲击强度迅速增加。 LFT和CFT由于性能优良,故又称为先进热塑性复合材料。
长纤维增强热塑性复合材料
LFT所选用纤维 玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、金属纤维、甚至有机纤维; 玻璃纤维价格便宜,性价比高,LFT中玻璃纤维用量占90%以上,其次是
一。世界铝业协会的报告指出,汽车的自身质量每减少10%,燃油的消 耗可降低6~8%;
根据最新资料,国外汽车 自身质量同过去相比减轻 了20%~26%。预计在未来 的10年内,轿车自身质量 还将继续减轻20%。
汽车轻量化水平的高低, 已成为衡量一个国家汽车 发展水平的重要标志。
汽车轻量化的途径
长纤维增强热塑性复合材料
LFT与BMC和SMC的比较优势
SMC:片状模塑料(Sheet Molding Compound) BMC:团状模塑料(Block Molding Compound)
SMC/BMC为热固性塑料,难以回收; SMC和BMC在模具内是热固化过程,加工周期长,生产效率低。 而LFT的成型过程是摸内物理冷却过程,速度快。 由于环境保护的压力,BMC和SMC逐步被LFT所取代。
长纤维增强热塑性复合材料
LFT-D(Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Direct) 直接在线长纤维增强热塑性复合材料
LFT-D生产工艺示意图
长纤维增强热塑性复合材料
LFT-D生产工艺的优缺点
挤出机
料坯传送带 国内第一条LFT-D生产线
模压机
优点:直接在线制成最终产品,无半成品和中间工序,避免二次熔融过 程,节能高效,对于生产大型LFT制件,有明显的优势。
杰事杰尤其注重高性能热塑性复合材料的开发,在LFT,CFT等领域,处在国内领 先水平。
杰事杰是工程塑料行业在中国汽车轻量化联盟内的伙伴单位。
杰事杰公司简介
杰事杰在汽车轻量化领域的不懈努力 杰事杰在工程塑料和热塑性复合材料领域的发明专利达1600件,占同行
业50%以上,在高分子新材料领域有丰富的技术积累; 超高韧性高强度聚丙烯组合物及其制备工艺” (专利号:ZL99113928.3)
AC6090 240 1.57
PA6+30% (LCF)
245
1.26
普通钢 375 7.8
铝合金 200 2.8
152 194 48 71
336 12500 50% 400 17500 30% 250 210000 — 200 70000 —
长纤维增强热塑性复合材料
LFT-G生产工艺
生产流程示意图
碳纤维。 如采用有机纤维,则LFT可具有极高的韧性。
基体树脂 主要是PP、PA6、PA66,PBT、PET、以及PPS、PEEK等特种工程塑料。 其中PP占80%以上,其次是PA66和PA6。 非晶态的树脂如ABS、PS、AS等,较少使用。 基体树脂要求具有高流动性,以便于对纤维进行浸渍。
长纤维增强热塑性复合材料
缺点:只适合模压工艺,设备过于庞大,不适合小型制件,灵活性较差。
长纤维增强热塑性复合材料
LFT在汽车上的应用
LFT在汽车零配件中的应用
Hale Waihona Puke LCFT汽车轮毂前端组件、保险杠支架、杂物箱、内门板组件、结构框架 、内饰件支架…….
长纤维增强热塑性复合材料
杰事杰LFT-G在汽车轻量化领域的应用
东风标志206 换挡器底座
供系统解决方案,填补我国工程塑料领域的多项空白,是带动中国高分子新材料产业的 发展的领军企业。
产品覆盖面广 应用于多个行业领域
产品附加值高 为全球客户提供整体解决方案
产品应用于多个行业
电器
汽车
军工
建筑
电工
IT
水利
石化
铁路运输
新能源
为客户提供新材料系统解决方案
杰事杰公司简介
杰事杰始终坚持“以塑代钢、节能减排”,以“为中国制造业减负”为己任,多年 来十分重视热塑性复合材料及下游应用的研发,在该领域处在国内领先水平。
杰事杰LFT-G在汽车轻量化领域新产品开发案例 某增程车电池系统上盖-1
设计要求 1. 减重40%;铁质~27Kg 2. 满足承载、频率的刚度要求; 3. 材料满足热性能、电性能等
要求;
技术难点 1、强度要求高; 2、制件尺寸大,~1.8m; 3、模具设计及翘曲控制较难
长纤维增强热塑性复合材料
表2 杰事杰高强度LFT系列典型牌号性能
产品牌号 拉伸强 度
(MPa)
密度
(g/c m3)
AC5090 220 1.56
基本性能
比强度
(拉伸强 度/密度)
弯曲 强度
(MP a)
弯曲模 量
(MPa)
纤维含 量
141 318 12000 50%
采用高强度LFT,可以 在结构设计上取代金 属,制作承重要求高 的部件。为汽车轻量 化设计提供可能。
汽车上塑料的使用量每年呈递增趋势
热塑性复合材料
热塑性复合材料
是以玻璃纤维,碳纤维,芳烃纤维及其他材料增强各种热塑性树脂的总称,国外 称其为FRTP(fiber reinforced thermoplastics)。
与热固性材料相比的优点 与热固性复合材料相比,方便回收利用,材料利用率高; 具有可二次加工特性; 更加的抗冲击性能; 预浸料存放环境与时间无关; 生产过程环保,无有毒物质挥发物产生。 由于热塑性塑料可供选择的范围更广,故此选材设计的自由度更高; 制品的成型加工周期短,适合汽车工业所要求的大规模生产的需要。
LFT的性能特点 • 力学性能优异,远高于SFT,比强
度高于金属材料; • 抗蠕变性和耐疲劳性优良; • 制品尺寸稳定性高,成型收缩率小; • 纤维易于形成三维网络交错排布,
制品的各项异性小,制品翘曲低, 成型缺陷少; • 在宽温度范围和气候条件下非常好 的稳定性; • 对缺口冲击敏感度低,具有高抗冲 击强度,特别是低温冲击强度高; • 可循环回收利用,绿色环保。 • 易于加工成型,生产效率高,加工 成本低。
生产现场
杰事杰参与2002年国家“863”项目,在国内率先独立开发出LFT系列产品, 拥有自主知识产权,在国内处于领先水平。
LFT-G的核心技术: 实现高粘度塑料基体对纤维纱的充分浸渍,合理的模具设计是关键; 玻纤退捻与生产的连续性; 在充分浸渍的前提下提高牵引速度。
长纤维增强热塑性复合材料
复合材料在汽车轻量化的重要地位
在日本、美国和欧洲等发达国 家中,每辆轿车平均使用塑料 已超过150Kg,占汽车总重量的 10%
我国每辆轿车塑料用量平均为 100kg,占总重量的8%左右, 达到国外20世纪80年代中期的 水平
汽车塑料制品根据其应用部位, 可分为内装件、外装件、功能 件。对于强度要求较高的制件, 需要采用高性能复合材料。
热塑性复合材料
FRTP主要产品分类
短纤维增强热塑性复合材料(SFT,Short fiber reinforced thermoplastic) 最为传统的热塑性复合材料,主要包括增强PP、PA、PBT和PET,主要替代对强度
和模量要求较高的场合。 长纤维增强热塑性复合材料(LFT,long fiber reinforced thermoplastic)
非金属材料轻质化
以轻代重
轻量化 方案
以塑代钢
金属零件复合材料化
零件集成化
以少代多
从选材角度来说,轻量化设计选择的材料包括:高强度钢、 铝合金、镁合金、工 程塑料、复合材料。诸多的轻量化材料中,由于复合材料更轻的密度、高强度和 设计自由度,成为汽车轻量化设计的热点材料。
复合材料在汽车轻量化的重要地位
LFT制件 燃烧灰烬
LFT制件中玻纤保留长度高 玻纤交错排布,形成三维网络
长纤维增强热塑性复合材料
LFT优异的力学性能
长纤维增强热塑性复合材料
高强度LFT系列产品
如取代承重要求高的金属材料,则需要更高的强度和模量。通用高强度LFT基体采
用尼龙,增加玻纤含量或采用碳纤维。
可以看出,高强度LFT 不仅绝对强度与金属 材料相近,而且由于 密度低,其比强度则 远高于金属材料。
LFT-G成型工艺
预热温度
模温
快速合模
冷却15s/2m
注塑成型 一般所用粒子长度小于12mm 需要配置特殊螺杆和浇口,以减少 成型过程中对玻纤的过度破坏
模压成型 一般所用粒子长度为25mm左右
模压成型有利于最大限度保
可通过注塑成型和模压成型加工制品,工艺成熟度高,生产效率高,可以生产 结构复杂的制件,加工成本低。
杰事杰LFT-G在汽车轻量化领域的新产品开发案例 某增程车电池系统上盖-1
选材方案评估结果: 1、采用长纤料; 2、11个浇口、热流道、顺 序进浇
长纤维增强热塑性复合材料
杰事杰LFT-G在汽车轻量化领域的新产品开发案例 某增程车电池系统上盖-1
实际结果: 1. 减重66%,塑料件