I materiali non metallici utilizzati nelle automobili includono plastica, gomma, sigillanti adesivi, materiali di attrito, tessuti, vetro e altri materiali. Questi materiali interessano vari settori industriali come quello petrolchimico, dell'industria leggera, tessile e dei materiali da costruzione. Pertanto, l'applicazione di materiali non metallici nelle automobili riflette la...combina forza economica e tecnologica e comprende anche un'ampia gamma di capacità di sviluppo e applicazione della tecnologia nei settori correlati.
Attualmente, la fibra di vetro è la fibra di vetroI materiali compositi forzati applicati nelle automobili includono termoplastici rinforzati con fibra di vetro (QFRTP), termoplastici rinforzati con stuoie di fibra di vetro (GMT), composti per stampaggio in fogli (SMC), materiali per stampaggio a trasferimento di resina (RTM) e prodotti FRP applicati a mano.
Il rinforzo principale in fibra di vetroLe materie plastiche attualmente utilizzate nelle automobili sono il polipropilene rinforzato con fibra di vetro (PP), il poliammide 66 rinforzato con fibra di vetro (PA66) o PA6 e, in misura minore, i materiali PBT e PPO.
I prodotti in PP (polipropilene) rinforzato possiedono elevata rigidità e tenacità, e le loro proprietà meccaniche possono essere migliorate più volte, anche più volte. Il PP rinforzato viene utilizzato in settori comecome nei mobili per ufficio, ad esempio nelle sedie con schienale alto per bambini e nelle sedie da ufficio; viene utilizzato anche nei ventilatori assiali e centrifughi all'interno di apparecchiature di refrigerazione come frigoriferi e condizionatori d'aria.
I materiali in PA (poliammide) rinforzata sono già utilizzati sia nei veicoli per passeggeri che in quelli commerciali, in genere per la produzione di piccoli componenti funzionali. Alcuni esempi includono coperture protettive per corpi serratura, cunei di assicurazione, dadi incassati, pedali dell'acceleratore, protezioni del cambio e maniglie di apertura. Se il materiale scelto dal produttore del componente è instabilequalità, il processo di fabbricazione non è appropriato o il materiale non è adeguatamente essiccato, ciò può portare alla frattura delle parti deboli del prodotto.
Con l'automA causa della crescente domanda di materiali leggeri ed ecocompatibili da parte dell'industria automobilistica, le industrie automobilistiche straniere si stanno orientando sempre di più verso l'utilizzo di materiali GMT (termoplastici con mat di vetro) per soddisfare le esigenze dei componenti strutturali. Ciò è dovuto principalmente all'eccellente tenacità del GMT, al breve ciclo di stampaggio, all'elevata efficienza produttiva, ai bassi costi di lavorazione e alla sua natura non inquinante, che lo rendono uno dei materiali del XXI secolo. Il GMT viene utilizzato principalmente nella produzione di supporti multifunzione, supporti per cruscotti, telai dei sedili, protezioni del motore e supporti per batterie nelle autovetture. Ad esempio, le Audi A6 e A4 attualmente prodotte da FAW-Volkswagen utilizzano materiali GMT, ma non hanno ancora raggiunto una produzione localizzata.
Per migliorare la qualità complessiva delle automobili per raggiungere i livelli avanzati internazionali e raggiungerePer ridurre il peso, le vibrazioni e il rumore, le unità nazionali hanno condotto ricerche sui processi di produzione e stampaggio dei materiali GMT. Hanno la capacità di produrre in serie i materiali GMT e una linea di produzione con una capacità annua di 3.000 tonnellate di materiale GMT è stata costruita a Jiangyin, Jiangsu. Anche le case automobilistiche nazionali stanno utilizzando i materiali GMT nella progettazione di alcuni modelli e hanno avviato la produzione di prova in lotti.
Il composto per stampaggio in fogli (SMC) è un'importante plastica termoindurente rinforzata con fibra di vetro. Grazie alle sue eccellenti prestazioni, alla capacità di produzione su larga scala e alla capacità di ottenere superfici di grado A, è stato ampiamente utilizzato nel settore automobilistico. Attualmente, l'applicazione diI materiali SMC di origine straniera nell'industria automobilistica hanno compiuto nuovi progressi. L'SMC viene utilizzato principalmente nei pannelli della carrozzeria, che rappresentano il 70% del totale. La crescita più rapida si registra nei componenti strutturali e nei componenti della trasmissione. Nei prossimi cinque anni, si prevede che l'uso di SMC nelle automobili aumenterà dal 22% al 71%, mentre in altri settori la crescita sarà del 13% al 35%.
Stato dell'applicazionee tendenze di sviluppo
1. Il composto per stampaggio di lastre rinforzato con fibra di vetro (SMC) ad alto contenuto di fibre di vetro è sempre più utilizzato nei componenti strutturali automobilistici. È stato dimostrato per la prima volta in componenti strutturali di due modelli Ford (Explorer e Ranger) nel 1995. Grazie alla sua multifunzionalità, è ampiamente considerato un elemento vantaggioso nella progettazione strutturale, il che ne ha determinato un'ampia applicazione nei cruscotti delle automobili, nei sistemi di sterzo, nei sistemi di radiatori e nei sistemi di dispositivi elettronici.
Le staffe superiori e inferiori, stampate dall'azienda americana Budd, utilizzano un materiale composito contenente il 40% di fibra di vetro in poliestere insaturo. Questa struttura anteriore in due pezzi soddisfa i requisiti dell'utente, con la parte anteriore della cabina inferiore che si estende in avanti. La parte superioreLa staffa è fissata al tettuccio anteriore e alla struttura anteriore della carrozzeria, mentre la staffa inferiore interagisce con il sistema di raffreddamento. Queste due staffe sono interconnesse e collaborano con il tettuccio e la struttura della carrozzeria per stabilizzare la parte anteriore.
2. L'applicazione di materiali SMC (Sheet Molding Compound) a bassa densità: l'SMC a bassa densità ha un peso specificoy di 1,3, e applicazioni pratiche e test hanno dimostrato che è il 30% più leggero dell'SMC standard, che ha un peso specifico di 1,9. L'utilizzo di questo SMC a bassa densità può ridurre il peso dei componenti di circa il 45% rispetto a componenti simili in acciaio. Tutti i pannelli interni e i nuovi interni del tetto della Corvette '99 di General Motors negli Stati Uniti sono realizzati in SMC a bassa densità. Inoltre, l'SMC a bassa densità viene utilizzato anche per le portiere, i cofani motore e i cofani del bagagliaio.
3. Altre applicazioni dell'SMC nelle automobili, oltre ai nuovi usi menzionati in precedenza, includono la produzione di varioAltri componenti. Tra questi, porte per cabine, tetti gonfiabili, scheletri per paraurti, porte cargo, alette parasole, pannelli della carrozzeria, tubi di scarico del tetto, fasce laterali per capannoni e cassoni per camion, il cui utilizzo principale è nei pannelli esterni della carrozzeria. Per quanto riguarda l'applicazione nazionale, con l'introduzione della tecnologia di produzione di autovetture in Cina, l'SMC è stato adottato per la prima volta nei veicoli passeggeri, principalmente nei vani ruota di scorta e negli scheletri per paraurti. Attualmente, viene applicato anche nei veicoli commerciali per componenti come piastre di copertura del vano montanti, serbatoi di espansione, morsetti di controllo della velocità, partizioni grandi/piccole, gruppi di prese d'aria e altro ancora.
Materiale composito GFRPMolle a balestra per autoveicoli
Il metodo di stampaggio a trasferimento di resina (RTM) prevede la pressatura della resina in uno stampo chiuso contenente fibre di vetro, seguito dalla polimerizzazione a temperatura ambiente o tramite calore. Rispetto allo stampo in lamierang Compound (SMC), la tecnologia RTM offre attrezzature di produzione più semplici, costi di stampaggio inferiori ed eccellenti proprietà fisiche dei prodotti, ma è adatta solo per produzioni su media e piccola scala. Attualmente, i componenti automobilistici prodotti all'estero con il metodo RTM sono stati estesi ai rivestimenti di carrozzeria. Al contrario, in Cina, la tecnologia di stampaggio RTM per la produzione di componenti automobilistici è ancora in fase di sviluppo e ricerca, con l'obiettivo di raggiungere i livelli di produzione di prodotti esteri simili in termini di proprietà meccaniche delle materie prime, tempi di polimerizzazione e specifiche del prodotto finito. I componenti automobilistici sviluppati e studiati a livello nazionale utilizzando il metodo RTM includono parabrezza, portelloni posteriori, diffusori, tetti, paraurti e porte posteriori sollevabili per le auto Fukang.
Tuttavia, come applicare in modo più rapido ed efficace il processo RTM alle automobili, il requisitoI requisiti dei materiali per la struttura del prodotto, il livello di prestazioni dei materiali, gli standard di valutazione e il raggiungimento di superfici di grado A sono questioni di interesse per l'industria automobilistica. Questi sono anche i prerequisiti per l'adozione diffusa della tecnologia RTM nella produzione di componenti automobilistici.
Perché FRP
Dal punto di vista dei produttori di automobili, FRP (plastiche rinforzate con fibre) rispetto ad altriI materiali più resistenti rappresentano un'alternativa molto interessante. Prendiamo come esempio SMC/BMC (Sheet Molding Compound/Bulk Molding Compound):
* Risparmio di peso
* Integrazione dei componenti
* Flessibilità di progettazione
* Investimenti significativamente inferiori
* Facilita l'integrazione dei sistemi di antenna
* Stabilità dimensionale (basso coefficiente di dilatazione termica lineare, paragonabile all'acciaio)
* Mantiene elevate prestazioni meccaniche in condizioni di alta temperatura
Compatibile con E-coating (verniciatura elettronica)
I conducenti di camion sanno bene che la resistenza dell'aria, nota anche come trascinamento, è sempre stata un fattore significativoUn avversario per i camion. L'ampia superficie frontale dei camion, i telai alti e i rimorchi squadrati li rendono particolarmente sensibili alla resistenza dell'aria.
Per contrastareLa resistenza dell'aria, che inevitabilmente aumenta il carico del motore, aumenta con l'aumentare della velocità, maggiore è la resistenza. L'aumento del carico dovuto alla resistenza dell'aria porta a un maggiore consumo di carburante. Per ridurre la resistenza al vento incontrata dai camion e quindi ridurre il consumo di carburante, gli ingegneri si sono scervellati. Oltre ad adottare design aerodinamici per la cabina, sono stati aggiunti numerosi dispositivi per ridurre la resistenza dell'aria sul telaio e sulla parte posteriore del rimorchio. Quali sono questi dispositivi progettati per ridurre la resistenza al vento sui camion?
Deflettori tetto/laterali
I deflettori del tetto e laterali sono progettati principalmente per impedire al vento di colpire direttamente il cassone di carico di forma quadrata, reindirizzando la maggior parte dell'aria in modo che scorra uniformemente sopra e intorno alle parti superiori e laterali del rimorchio, anziché colpire direttamente la parte anteriore del rimorchio.er, che causa una resistenza significativa. Deflettori opportunamente angolati e regolati in altezza possono ridurre notevolmente la resistenza causata dal rimorchio.
Minigonne laterali per auto
Le minigonne laterali servono a smussare le fiancate del telaio, integrandolo perfettamente con la carrozzeria. Coprono elementi come i serbatoi laterali del carburante e quelli del carburante, riducendone la superficie frontale esposta al vento e favorendo così un flusso d'aria più fluido senza creare turbolenze.
Bumpe posizionato in bassor
Il paraurti che si estende verso il basso riduce il flusso d'aria che entra sotto il veicolo, il che aiuta a diminuire la resistenza prodotta dall'attrito tra il telaio e ilaria. Inoltre, alcuni paraurti con fori guida non solo riducono la resistenza al vento, ma indirizzano anche il flusso d'aria verso i tamburi o i dischi dei freni, favorendo il raffreddamento dell'impianto frenante del veicolo.
Deflettori laterali del cassone di carico
I deflettori laterali del cassone coprono parte delle ruote e riducono la distanza tra il vano di carico e il suolo. Questa configurazione riduce il flusso d'aria in ingresso dai lati sotto il veicolo. Poiché coprono parte delle ruote, questi deflettoriI sensori riducono anche la turbolenza causata dall'interazione tra gli pneumatici e l'aria.
Deflettore posteriore
Progettato per interrompereGrazie ai vortici d'aria nella parte posteriore, il flusso dell'aria viene ottimizzato, riducendo così la resistenza aerodinamica.
Quindi, quali materiali vengono utilizzati per realizzare i deflettori e le coperture dei camion? Da quanto ho capito, in un mercato altamente competitivo, la fibra di vetro (nota anche come plastica rinforzata con fibra di vetro o GRP) è preferita per la sua leggerezza, l'elevata resistenza, la resistenza alla corrosione e la resistenza alla corrosione.affidabilità tra le altre proprietà.
La fibra di vetro è un materiale composito che utilizza fibre di vetro e i loro prodotti (come tessuti, materassini, filati, ecc. in fibra di vetro) come rinforzo, con resina sintetica che funge da materiale della matrice.
Deflettori/coperture in fibra di vetro
L'Europa iniziò a utilizzare la fibra di vetro nelle automobili già nel 1955, con prove sulle carrozzerie del modello STM-II. Nel 1970, il Giappone utilizzò la fibra di vetro per produrre rivestimenti decorativi per le ruote delle auto, e nel 1971 Suzuki realizzò cofani motore e parafanghi in fibra di vetro. Negli anni '50, il Regno Unito iniziò a utilizzare la fibra di vetro, sostituendo le precedenti cabine in composito acciaio-legno, come quelle della Ford.d S21 e le vetture a tre ruote, che introdussero uno stile completamente nuovo e meno rigido nei veicoli di quell'epoca.
A livello nazionale in Cina, alcuni mI produttori hanno lavorato intensamente nello sviluppo di carrozzerie in fibra di vetro. Ad esempio, FAW ha sviluppato con successo cofani motore in fibra di vetro e cabine a muso piatto e ribaltabili in tempi relativamente brevi. Attualmente, l'uso di prodotti in fibra di vetro nei camion medi e pesanti in Cina è piuttosto diffuso, compresi i cofani motore a muso lungo.Coperture, paraurti, coperture anteriori, coperture del tetto della cabina, minigonne laterali e deflettori. Un noto produttore nazionale di deflettori, Dongguan Caiji Fiberglass Co., Ltd., ne è un esempio. Persino alcune delle lussuose e ampie cabine letto degli ammirati camion americani a muso lungo sono realizzate in fibra di vetro.
Leggero, ad alta resistenza, resistente alla corrosione-resistente, ampiamente utilizzato nei veicoli
Grazie al loro basso costo, al breve ciclo di produzione e all'elevata flessibilità di progettazione, i materiali in fibra di vetro sono ampiamente utilizzati in molti aspetti della produzione di camion. Ad esempio, alcuni anni fa, i camion nazionali avevano un design monotono e rigido, e lo stile esterno personalizzato era raro. Con il rapido sviluppo delle autostrade nazionali, cheha notevolmente stimolato i trasporti a lungo raggio, la difficoltà nel realizzare cabine personalizzate partendo da acciaio intero, gli elevati costi di progettazione degli stampi e problemi come ruggine e perdite nelle strutture saldate a più pannelli hanno spinto molti produttori a scegliere la fibra di vetro per le coperture del tetto delle cabine.
Attualmente, molti camion utilizzano fimateriali in fibra di vetro per rivestimenti anteriori e paraurti.
La fibra di vetro è caratterizzata da leggerezza e alta resistenza, con una densità compresa tra 1,5 e 2,0. Questa è solo circa da un quarto a un quinto della densità dell'acciaio al carbonio e persino inferiore a quella dell'alluminio. Rispetto all'acciaio 08F, una fibra di vetro di 2,5 mm di spessore ha una densità di 2,5 mm.resistenza equivalente all'acciaio di 1 mm di spessore. Inoltre, la fibra di vetro può essere progettata in modo flessibile in base alle esigenze, offrendo una migliore integrità complessiva e un'eccellente producibilità. Consente una scelta flessibile dei processi di stampaggio in base alla forma, allo scopo e alla quantità del prodotto. Il processo di stampaggio è semplice, spesso richiede un solo passaggio, e il materiale ha una buona resistenza alla corrosione. Può resistere alle condizioni atmosferiche, all'acqua e alle comuni concentrazioni di acidi, basi e sali. Pertanto, molti camion attualmente utilizzano materiali in fibra di vetro per paraurti anteriori, coperture anteriori, minigonne laterali e deflettori.
Data di pubblicazione: 02-01-2024
