יישום חומרים מרוכבים מסיבי זכוכית במכוניות ומשאיות

החומרים הלא מתכתיים המשמשים ברכבים כוללים פלסטיק, גומי, חומרי איטום דביקים, חומרי חיכוך, בדים, זכוכית וחומרים אחרים. חומרים אלה כוללים מגזרים תעשייתיים שונים כגון פטרוכימיה, תעשייה קלה, טקסטיל וחומרי בניין. לכן, השימוש בחומרים לא מתכתיים ברכבים משקף את...משלב עוצמה כלכלית וטכנולוגית, והוא גם כולל מגוון רחב של יכולות פיתוח ויישום טכנולוגיות בתעשיות קשורות.

נכון לעכשיו, מושכת סיבי הזכוכיתחומרים מרוכבים כפויים המשמשים במכוניות כוללים תרמופלסטים מחוזקים בסיבי זכוכית (QFRTP), תרמופלסטים מחוזקים בסיבי זכוכית (GMT), תרכובות ליציקה ביריעה (SMC), חומרי ליציקה באמצעות שרף (RTM) ומוצרי FRP המונחים ביד.

חיזוק סיבי הזכוכית העיקריפלסטיק משומש כיום ברכבים הוא פוליפרופילן מחוזק בסיבי זכוכית (PP), פוליאמיד 66 מחוזק בסיבי זכוכית (PA66) או PA6, ובמידה פחותה, חומרי PBT ו-PPO.

מוצרי PP (פוליפרופילן) מחוזקים הם בעלי קשיחות וקשיחות גבוהות, וניתן לשפר את תכונותיהם המכניות פי כמה, אפילו פי כמה. PP מחוזק משמש באזורים שלכגון ריהוט משרדי, למשל בכיסאות ילדים עם גב גבוה וכיסאות משרדיים; הוא משמש גם במאווררים ציריים וצנטריפוגליים בתוך ציוד קירור כמו מקררים ומזגנים.

חומרי פוליאמיד מחוזקים (PA) כבר נמצאים בשימוש הן ברכבי נוסעים והן ברכבי מסחר, בדרך כלל לייצור חלקים פונקציונליים קטנים. דוגמאות לכך כוללות כיסויי מגן לגופי מנעולים, טריזי ביטוח, אומים משובצים, דוושות מצערת, מגני ידיות הילוכים וידיות פתיחה. אם החומר שנבחר על ידי יצרן החלק אינו יציבאיכות, תהליך הייצור אינו מתאים, או החומר אינו מיובש כראוי, הדבר עלול להוביל לשבר של חלקים חלשים במוצר.

עם האוטומטעם הביקוש הגובר של תעשיית הרכב לחומרים קלים וידידותיים לסביבה, תעשיות רכב זרות נוטות יותר לשימוש בחומרי GMT (תרמופלסטיקים מסוג זכוכית) כדי לענות על צרכי רכיבים מבניים. זאת בעיקר בשל קשיחותו המצוינת של GMT, מחזור היציקה הקצר, יעילות הייצור הגבוהה, עלויות העיבוד הנמוכות ואופיו הלא-מזהם, מה שהופך אותו לאחד החומרים של המאה ה-21. GMT משמש בעיקר לייצור של תושבות רב-תכליתיות, תושבות ללוח מחוונים, מסגרות מושבים, מגני מנוע ותושבות לסוללה ברכבי נוסעים. לדוגמה, אאודי A6 ו-A4 המיוצרות כיום על ידי FAW-Volkswagen משתמשות בחומרי GMT, אך לא הגיעו לייצור מקומי.

כדי לשפר את האיכות הכוללת של כלי רכב כדי להדביק את הפער ברמות מתקדמות בינלאומיות, ולהשיגהפחתת משקל, הפחתת רעידות והפחתת רעש, יחידות מקומיות ערכו מחקר על תהליכי ייצור ויציקת מוצרים של חומרי GMT. יש להן יכולת לייצור המוני של חומרי GMT, וקו ייצור עם תפוקה שנתית של 3000 טון של חומר GMT נבנה בג'יאנגיין, ג'יאנגסו. יצרני רכב מקומיים משתמשים גם בחומרי GMT בתכנון של כמה דגמים והחלו בייצור ניסיוני.

תרכובת ליציקת יריעות (SMC) היא פלסטיק תרמוסטי מחוזק בסיבי זכוכית חשוב. בשל ביצועיו המצוינים, יכולת הייצור בקנה מידה גדול ויכולתו להשיג משטחים בדרגה A, הוא נמצא בשימוש נרחב ברכבים. כיום, היישום שלחומרי SMC זרים בתעשיית הרכב עשו התקדמות חדשה. השימוש העיקרי ב-SMC ברכבים הוא בלוחות מרכב, המהווים 70% משימוש ה-SMC. הצמיחה המהירה ביותר היא ברכיבים מבניים וחלקי תיבת הילוכים. בחמש השנים הקרובות, השימוש ב-SMC ברכבים צפוי לגדול ב-22% עד 71%, בעוד שבתעשיות אחרות, הצמיחה תהיה 13% עד 35%.

סטטוס הבקשהומגמות פיתוח

1. תרכובת יציקה מחוזקת בסיבי זכוכית (SMC) בעלת תכולה גבוהה נמצאת בשימוש הולך וגובר ברכיבים מבניים לרכב. היא הודגמה לראשונה בחלקים מבניים בשני דגמי פורד (Eאקספלורר וריינג'ר) בשנת 1995. בשל יכולתו הרב-תכליתית, הוא נחשב באופן נרחב כבעל יתרונות בתכנון מבני, מה שמוביל ליישום נרחב שלו בלוחות מחוונים לרכב, מערכות היגוי, מערכות רדיאטור ומערכות מכשירים אלקטרוניים.

הסוגרים העליונים והתחתונים, שיוצרו על ידי החברה האמריקאית Budd, עשויים מחומר מרוכב המכיל 40% סיבי זכוכית בפוליאסטר בלתי רווי. מבנה חזיתי דו-חלקי זה עומד בדרישות המשתמש, כאשר הקצה הקדמי של תא הנוסעים התחתון נמתח קדימה. הסוגר העליון...התושבת קבועה על גגון הרכב הקדמי ועל מבנה המרכב הקדמי, בעוד שהתושבת התחתונה פועלת בשיתוף פעולה עם מערכת הקירור. שתי התושבות הללו מחוברות זו לזו ומשתפות פעולה עם גגון הרכב ומבנה המרכב כדי לייצב את החלק הקדמי.

2. יישום חומרי תרכובת יציקה יריעה (SMC) בצפיפות נמוכה: ל-SMC בצפיפות נמוכה יש משקל סגוליy של 1.3, ויישומים ובדיקות מעשיות הראו שהוא קל ב-30% יותר ממשקל סגולי של SMC סטנדרטי, בעל משקל סגולי של 1.9. שימוש ב-SMC בעל צפיפות נמוכה זה יכול להפחית את משקל החלקים בכ-45% בהשוואה לחלקים דומים העשויים מפלדה. כל הפאנלים הפנימיים ופנים הגג החדשים של דגם הקורבט '99 של ג'נרל מוטורס בארה"ב עשויים מ-SMC בצפיפות נמוכה. בנוסף, SMC בצפיפות נמוכה משמש גם בדלתות מכוניות, מכסי מנוע ומכסי תא מטען.

3. יישומים נוספים של SMC ברכבים, מעבר לשימושים החדשים שהוזכרו קודם לכן, כוללים ייצור של מגווןלנו חלקים אחרים. אלה כוללים דלתות תא נהג, גגות מתנפחים, שלדי פגושים, דלתות מטען, מגני שמש, פאנלים לרכב, צינורות ניקוז גג, פסים צדדיים למחסני מכוניות ותיבות משאיות, שביניהן השימוש הנרחב ביותר הוא בפאנלים חיצוניים של גוף הרכב. באשר למצב היישומים המקומיים, עם כניסת טכנולוגיית ייצור מכוניות נוסעים בסין, SMC אומץ לראשונה בכלי רכב נוסעים, בעיקר בתאי צמיגי רזרביים ושלדי פגושים. כיום, הוא מיושם גם בכלי רכב מסחריים עבור חלקים כמו לוחות כיסוי לחדר היתוך, מיכלי התפשטות, מלחציים למהירות קו, מחיצות גדולות/קטנות, מכלולי כיסוי יניקת אוויר ועוד.

חומר מרוכב GFRPקפיצי עלים לרכב

שיטת יציקת העברת שרף (RTM) כוללת דחיסה של שרף לתבנית סגורה המכילה סיבי זכוכית, ולאחר מכן ייבוש בטמפרטורת החדר או בחום. בהשוואה לתבנית יריעהבשיטת ng Compound (SMC), RTM מציעה ציוד ייצור פשוט יותר, עלויות תבנית נמוכות יותר ותכונות פיזיקליות מצוינות של המוצרים, אך היא מתאימה רק לייצור בקנה מידה בינוני וקטן. נכון לעכשיו, חלקי רכב המיוצרים בשיטת RTM בחו"ל הורחבו לכיסוי גוף מלא. לעומת זאת, בסין, טכנולוגיית היציקה של RTM לייצור חלקי רכב עדיין נמצאת בשלבי פיתוח ומחקר, ושואפת להגיע לרמות הייצור של מוצרים זרים דומים מבחינת תכונות מכניות של חומרי גלם, זמן ריפוי ומפרטי מוצר מוגמר. חלקי הרכב שפותחו ונחקרו בארץ בשיטת RTM כוללים שמשות, דלתות אחוריות, מפזרי אוויר, גגות, פגושים ודלתות הרמה אחוריות למכוניות Fukang.

עם זאת, כיצד ליישם את תהליך ה-RTM בצורה מהירה ויעילה יותר על כלי רכב, הדרישותמאפייני חומרים למבנה המוצר, רמת ביצועי החומר, תקני הערכה והשגת משטחים בדרגה A הם נושאים המדאיגים את תעשיית הרכב. אלו גם התנאים המוקדמים לאימוץ נרחב של RTM בייצור חלקי רכב.

למה FRP

מנקודת מבטם של יצרני רכב, FRP (פלסטיק מחוזק בסיבים) בהשוואה לאחריםחומרים אחרים, הוא חומר אלטרנטיבי אטרקטיבי מאוד. ניקח לדוגמה SMC/BMC (תרכובת יציקה ליריעות/תרכובת יציקה בתפזורת):

* חיסכון במשקל
* שילוב רכיבים
* גמישות עיצובית
* השקעה נמוכה משמעותית
* מקל על שילוב מערכות אנטנה
* יציבות ממדית (מקדם התפשטות תרמית ליניארית נמוך, דומה לפלדה)
* שומר על ביצועים מכניים גבוהים בתנאי טמפרטורה גבוהים
תואם לציפוי אלקטרוני (צביעה אלקטרונית)

נהגי משאיות מודעים היטב לכך שהתנגדות אוויר, המכונה גם גרר, תמיד הייתה גורם משמעותי.יריב למשאיות. השטח הקדמי הגדול של משאיות, השלדה הגבוהה והגרורים בעלי הצורה המרובעת הופכים אותן לרגישות במיוחד להתנגדות אוויר.

כדי לנטרלהתנגדות אוויר, אשר באופן בלתי נמנע מגדילה את עומס המנוע, ככל שהמהירות גבוהה יותר, כך ההתנגדות גדולה יותר. העומס המוגבר עקב התנגדות האוויר מוביל לצריכת דלק גבוהה יותר. כדי להפחית את התנגדות הרוח שחווים משאיות ובכך להפחית את צריכת הדלק, מהנדסים עבדו קשה. בנוסף לאימוץ עיצובים אווירודינמיים לתא הנוסעים, נוספו התקנים רבים להפחתת התנגדות האוויר בשלדה ובחלק האחורי של הגרור. מהם התקנים אלה שנועדו להפחית את התנגדות הרוח במשאיות?

מגני גג/צד

מסיטי הגג והצד נועדו בעיקר למנוע מהרוח לפגוע ישירות בתיבת המטען המרובעת, ולהפנות את רוב האוויר לזרימה חלקה מעל וסביב החלקים העליונים והצדדיים של הקרוואן, במקום לפגוע ישירות בחזית הקרוואן.er, מה שגורם להתנגדות משמעותית. מפלטי הגנה בזווית נכונה ובגובה מותאמים כראוי יכולים להפחית משמעותית את ההתנגדות הנגרמת על ידי הגרור.

חצאיות צד לרכב

חצאיות צד ברכב משמשות להחלקת צידי השלדה, ומשלבות אותה בצורה חלקה עם גוף המכונית. הן מכסות אלמנטים כמו מיכלי דלק ומיכלי דלק המותקנים בצד, ומפחיתות את השטח הקדמי החשוף לרוח, ובכך מאפשרות זרימת אוויר חלקה יותר מבלי ליצור מערבולת.

במפ במיקום נמוךr

הפגוש היורד כלפי מטה מפחית את זרימת האוויר הנכנסת מתחת לרכב, מה שעוזר להפחית את ההתנגדות הנוצרת מהחיכוך בין השלדה ל...אוויר. בנוסף, פגושים מסוימים עם חורי הנחיה לא רק מפחיתים את התנגדות הרוח אלא גם מכוונים את זרימת האוויר לעבר תופי הבלם או דיסקי הבלם, ובכך מסייעים בקירור מערכת הבלמים של הרכב.

מגני צד של ארגז מטען

מפלטי ההסתרה בצידי תא המטען מכסים חלק מהגלגלים ומקטינים את המרחק בין תא המטען לקרקע. עיצוב זה מפחית את זרימת האוויר הנכנסת מהצדדים שמתחת לרכב. מכיוון שהם מכסים חלק מהגלגלים, מפלטי ההסתרה הללוגורמים אלה גם מפחיתים את המערבולת הנגרמת כתוצאה מהאינטראקציה בין הצמיגים לאוויר.

מסיט אחורי

נועד לשבשבמערבולות האוויר מאחור, זה מייעל את זרימת האוויר, ובכך מפחית את הגרר האווירודינמי.

אז, אילו חומרים משמשים לייצור המגני הרוח והמכסים במשאיות? ממה שהבנתי, בשוק התחרותי ביותר, פיברגלס (הידוע גם בשם פלסטיק מחוזק זכוכית או GRP) מועדף בזכות קלותו, חוזקו הגבוה, עמידותו בפני קורוזיה ו...זכאות בין שאר המאפיינים.

פיברגלס הוא חומר מרוכב המשתמש בסיבי זכוכית ומוצריהם (כמו בד סיבי זכוכית, מחצלת, חוט וכו') כחיזוק, כאשר שרף סינתטי משמש כחומר המטריצה.

מגני/כיסויים מפיברגלס

אירופה החלה להשתמש בפיברגלס במכוניות כבר בשנת 1955, עם ניסויים על מרכבי דגם STM-II. בשנת 1970, יפן השתמשה בפיברגלס לייצור כיסויים דקורטיביים לגלגלי מכוניות, ובשנת 1971 סוזוקי ייצרה כיסויי מנוע וכנפיים מפיברגלס. בשנות ה-50, בריטניה החלה להשתמש בפיברגלס, והחליפה את תאי הנוסעים המרוכבים מפלדה-עץ, כמו אלה שבדגם For...d S21 ומכוניות תלת-גלגליות, שהביאו סגנון חדש לחלוטין ופחות נוקשה לכלי הרכב של אותה תקופה.

באופן מקומי בסין, חלקםיצרנים עשו עבודה נרחבת בפיתוח מרכבי רכב מפיברגלס. לדוגמה, FAW פיתחה בהצלחה כיסויי מנוע מפיברגלס ותאי נוסעים שטוחים ומתקפלים בשלב מוקדם למדי. כיום, השימוש במוצרי פיברגלס במשאיות בינוניות וכבדות בסין נפוץ למדי, כולל מנועים ארוכי-חרטום.כיסויים, פגושים, כיסויים קדמיים, כיסויי גג לתא הנוסעים, חצאיות צד ומסיטי אוויר. יצרנית מקומית ידועה של מסיטי אוויר, Dongguan Caiji Fiberglass Co., Ltd., מדגימה זאת. אפילו חלק מתאי הנוסעים הגדולים והמפוארים במשאיות אמריקאיות ארוכות-חרטום מוערצות עשויים פיברגלס.

קל משקל, חוזק גבוה, עמיד בפני קורוזיהעמיד, בשימוש נרחב בכלי רכב

בשל עלותם הנמוכה, מחזור הייצור הקצר וגמישות העיצוב החזקה, חומרי פיברגלס נמצאים בשימוש נרחב בהיבטים רבים של ייצור משאיות. לדוגמה, לפני מספר שנים, למשאיות ביתיות היה עיצוב מונוטוני ונוקשה, כאשר עיצוב חיצוני מותאם אישית היה נדיר. עם ההתפתחות המהירה של כבישים מהירים מקומיים, אשר...מה שעודד מאוד את התחבורה למרחקים ארוכים, הקושי ביצירת מראה מותאם אישית של תא נוסעים מפלדה שלמה, עלויות תכנון גבוהות של התבניות ובעיות כמו חלודה ודליפות במבנים מרותכים מרובי פאנלים הובילו יצרנים רבים לבחור בפיברגלס לכיסויי גג תא הנוסעים.

כיום, משאיות רבות משתמשות ב-fiחומרי berglass לכיסויים קדמיים ופגושים.

פיברגלס מאופיין במשקל קל ובחוזק גבוה, עם צפיפות הנעה בין 1.5 ל-2.0. זהו רק כרבע עד חמישית מצפיפות פלדת פחמן ואף נמוך מזו של אלומיניום. בהשוואה לפלדת 08F, פיברגלס בעובי 2.5 מ"מ בעל...חוזק שווה ערך לפלדה בעובי 1 מ"מ. בנוסף, ניתן לעצב פיברגלס בצורה גמישה בהתאם לצרכים, מה שמציע שלמות כוללת טובה יותר ויכולת ייצור מעולה. זה מאפשר בחירה גמישה של תהליכי יציקה בהתבסס על צורת המוצר, ייעודו וכמותו. תהליך היציקה פשוט, ולעתים קרובות דורש שלב אחד בלבד, והחומר עמיד בפני קורוזיה טובה. הוא יכול לעמוד בתנאים אטמוספריים, מים וריכוזים נפוצים של חומצות, בסיסים ומלחים. לכן, משאיות רבות משתמשות כיום בחומרי פיברגלס עבור פגושים קדמיים, כיסויים קדמיים, חצאיות צד ומסיטים.