יישום חומרים מרוכבים מפיברגלס במכוניות ומשאיות

החומרים הלא מתכתיים המשמשים במכוניות כוללים פלסטיק, גומי, חומרי איטום דבקים, חומרי חיכוך, בדים, זכוכית וחומרים אחרים. חומרים אלו מערבים מגזרים תעשייתיים שונים כגון פטרוכימיה, תעשייה קלה, טקסטיל וחומרי בניין. לכן, היישום של חומרים לא מתכתיים במכוניות הוא השתקפות של החברהמשולבת חוזק כלכלי וטכנולוגי, והיא מקיפה גם מגוון רחב של פיתוח טכנולוגי ויכולות יישום בתעשיות קשורות.

נכון לעכשיו, הרסן סיבי זכוכיתחומרים מרוכבים מאולצים המיושמים במכוניות כוללים תרמופלסטיות מחוזקות בסיבי זכוכית (QFRTP), תרמופלסטיות מחוזקות בסיבי זכוכית (GMT), תרכובות דפוס יריעות (SMC), חומרי דפוס להעברת שרף (RTM), ומוצרי FRP בעבודת יד.

סיבי הזכוכית העיקריים reinforפלסטיק ced המשמש כיום במכוניות הם פוליפרופילן מחוזק בסיבי זכוכית (PP), פוליאמיד מחוזק בסיבי זכוכית (PA66) או PA6, ובמידה פחותה, חומרים PBT ו-PPO.

מוצרי PP (פוליפרופילן) מחוזקים הם בעלי קשיחות וקשיחות גבוהה, וניתן לשפר את התכונות המכניות שלהם מספר פעמים, אפילו מספר פעמים. PP מחוזק משמש באזורים sכמו ריהוט משרדי, למשל בכיסאות עם גב גבוה לילדים וכיסאות משרדיים; הוא משמש גם במאווררים צירים וצנטריפוגליים בתוך ציוד קירור כמו מקררים ומזגנים.

חומרי PA (פוליאמיד) מחוזקים כבר נמצאים בשימוש בכלי רכב נוסעים ומסחריים, בדרך כלל לייצור חלקים פונקציונליים קטנים. דוגמאות כוללות כיסויי הגנה לגופי מנעול, טריזי ביטוח, אומים מוטבעים, דוושות מצערת, מגיני העברת הילוכים וידיות פתיחה. אם החומר שנבחר על ידי יצרן החלק אינו יציבאיכות, תהליך הייצור אינו הולם, או שהחומר אינו מיובש כראוי, זה יכול להוביל לשבר של חלקים חלשים במוצר.

עם האוטומטהביקוש הגובר של תעשיית האופציה לחומרים קלים וידידותיים לסביבה, תעשיות רכב זרות נוטות יותר לשימוש בחומרי GMT (תרמופלסטיים מחצלת זכוכית) כדי לענות על הצרכים של רכיבים מבניים. זה נובע בעיקר מהקשיחות המעולה של GMT, מחזור היציקה הקצר, יעילות הייצור הגבוהה, עלויות העיבוד הנמוכות והטבע הלא מזהם, מה שהופך אותו לאחד החומרים של המאה ה-21. GMT משמש בעיקר בייצור של תושבות רב תכליתיות, תושבת לוח מחוונים, מסגרות מושבים, מגני מנוע ותושבת סוללה בכלי רכב נוסעים. לדוגמה, אודי A6 ו-A4 המיוצרות כיום על ידי FAW-Volkswagen משתמשות בחומרי GMT, אך לא השיגו ייצור מקומי.

כדי לשפר את האיכות הכוללת של מכוניות כדי להתעדכן ברמות מתקדמות בינלאומיות, ולהשיגלהפחתת משקל, הפחתת רעידות והפחתת רעש, יחידות ביתיות ערכו מחקר על תהליכי הייצור ויציקת המוצר של חומרי GMT. יש להם יכולת לייצור המוני של חומרי GMT, וקו ייצור עם תפוקה שנתית של 3000 טון של חומר GMT נבנה בג'יאנגין, ג'יאנגסו. גם יצרני רכב מקומיים משתמשים בחומרי GMT בעיצוב של כמה דגמים והחלו בייצור אצווה.

תרכובת יציקת גיליונות (SMC) היא פלסטיק תרמוסטי מחוזק בסיבי זכוכית חשוב. בשל ביצועיו המצוינים, יכולת הייצור בקנה מידה גדול ויכולתו להשיג משטחים בדרגה A, נעשה בו שימוש נרחב במכוניות. נכון לעכשיו, היישום שלחומרי SMC זרים בתעשיית הרכב עשו התקדמות חדשה. השימוש העיקרי ב-SMC במכוניות הוא בפאנלים, המהווים 70% מהשימוש ב-SMC. הצמיחה המהירה ביותר היא ברכיבים מבניים וחלקי תמסורת. בחמש השנים הקרובות, השימוש ב-SMC במכוניות צפוי לעלות ב-22% עד 71%, בעוד שבתעשיות אחרות הצמיחה תעמוד על 13% עד 35%.

סטטוס יישוםs ומגמות פיתוח

1. תרכובת דפוס גיליון מחוזקת בסיבי זכוכית בעלת תוכן גבוה (SMC) נמצאת בשימוש יותר ויותר ברכיבים מבניים לרכב. זה הוצג לראשונה בחלקי מבנה בשני דגמי פורד (Explorer ו-Ranger) בשנת 1995. בשל הרב-תכליתיות שלו, הוא נחשב באופן נרחב לבעל יתרונות בתכנון מבני, מה שמוביל ליישום הנרחב שלו בלוחות מחוונים לרכב, מערכות היגוי, מערכות רדיאטורים ומערכות מכשירים אלקטרוניים.

הסוגריים העליונים והתחתונים שעוצבו על ידי חברת Budd האמריקאית משתמשים בחומר מרוכב המכיל 40% סיבי זכוכית בפוליאסטר בלתי רווי. מבנה חזית שני חלקים זה עונה על דרישות המשתמש, כאשר הקצה הקדמי של תא הנוסעים התחתון משתרע קדימה. הבר העליוןacket קבוע על החופה הקדמית ועל מבנה הגוף הקדמי, בעוד התושבת התחתונה פועלת בשילוב עם מערכת הקירור. שני סוגרים אלו מחוברים ביניהם ומשתפים פעולה עם חופת המכונית ומבנה המרכב כדי לייצב את החלק הקדמי.

2. יישום חומרי תרכובת דפוס (SMC) בצפיפות נמוכה: ל-SMC בצפיפות נמוכה יש משקל סגוליy של 1.3, ויישומים מעשיים ובדיקות הראו שהוא קל ב-30% מ-SMC סטנדרטי, שיש לו משקל סגולי של 1.9. שימוש ב-SMC זה בצפיפות נמוכה יכול להפחית את משקל החלקים בכ-45% בהשוואה לחלקים דומים העשויים מפלדה. כל הפאנלים הפנימיים וחללי הגג החדשים של דגם Corvette '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 אחרים של SMC במכוניות, מעבר לשימושים החדשים שהוזכרו קודם לכן, כוללים ייצור של varioלנו חלקים אחרים. אלה כוללים דלתות תא נוסעים, גגות מתנפחים, שלדי פגוש, דלתות מטען, מגני שמש, לוחות גוף, צינורות ניקוז גגות, פסי צד של מחסן מכוניות ותיבות משאיות, שביניהם השימוש הגדול ביותר הוא בפאנלים חיצוניים. בנוגע לסטטוס היישום המקומי, עם כניסתה של טכנולוגיית ייצור מכוניות נוסעים בסין, SMC אומצה לראשונה בכלי רכב נוסעים, בשימוש בעיקר בתאי צמיגים רזרביים ושלדי פגושים. נכון לעכשיו, הוא מיושם גם בכלי רכב מסחריים עבור חלקים כמו לוחות כיסוי לחדר תמיכה, מיכלי הרחבה, מהדקי מהירות קו, מחיצות גדולות/קטנות, מכלולי תכריכי כניסת אוויר ועוד.

חומר מרוכב GFRPקפיצי עלה לרכב

שיטת Resin Transfer Molding (RTM) כוללת לחיצת שרף לתוך תבנית סגורה המכילה סיבי זכוכית, ולאחר מכן אשפרה בטמפרטורת החדר או בחום. לעומת גיליון מולדיבשיטת תרכובת (SMC), RTM מציעה ציוד ייצור פשוט יותר, עלויות עובש 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 לכיסויי גוף מלא. לעומת זאת, מקומית בסין, טכנולוגיית ה-RTM לייצור חלקי רכב עדיין בשלב הפיתוח והמחקר, שואפת להגיע לרמות הייצור של מוצרים זרים דומים מבחינת תכונות מכאניות של חומרי גלם, זמן ריפוי ומפרטי מוצר מוגמר. חלקי הרכב שפותחו ונחקרו בארץ בשיטת RTM כוללים שמשות, דלתות תא מטען אחוריות, מפזרים, גגות, פגושים ודלתות הרמה אחוריות למכוניות פוקאנג.

עם זאת, כיצד ליישם את תהליך ה-RTM על מכוניות במהירות וביעילות רבה יותר, נדרשהערות של חומרים למבנה המוצר, רמת ביצועי החומר, תקני הערכה והשגת משטחים בדרגה A הם נושאים המעוררים דאגה בתעשיית הרכב. אלו הם גם התנאים המוקדמים לאימוץ נרחב של RTM בייצור חלקי רכב.

למה FRP

מנקודת המבט של יצרני הרכב, FRP (פלסטיק מחוזק בסיבים) לעומת othהוא חומרים, הוא חומר חלופי מאוד אטרקטיבי. ניקח את SMC/BMC (תרכובת דפוס/תרכובת דפוס בתפזורת) כדוגמאות:

* חיסכון במשקל
* שילוב רכיבים
* גמישות עיצובית
* השקעה נמוכה משמעותית
* מקל על שילוב מערכות אנטנות
* יציבות ממדית (מקדם נמוך של התפשטות תרמית ליניארית, דומה לפלדה)
* שומר על ביצועים מכניים גבוהים בתנאי טמפרטורה גבוהים
תואם עם ציפוי אלקטרוני (ציור אלקטרוני)

נהגי משאיות מודעים היטב לכך שהתנגדות אוויר, המכונה גם גרירה, הייתה מאז ומתמיד א' משמעותיdversary עבור משאיות. השטח הקדמי הגדול של משאיות, השלדה הגבוהה והקרוואנים בצורת ריבוע הופכים אותם לרגישים במיוחד להתנגדות אוויר.

כדי להתנגדהתנגדות אוויר, אשר בהכרח מגבירה את העומס של המנוע, ככל שהמהירות מהירה יותר, ההתנגדות גדולה יותר. העומס המוגבר עקב התנגדות האוויר מוביל לצריכת דלק גבוהה יותר. כדי להפחית את התנגדות הרוח שחוות משאיות ובכך להקטין את צריכת הדלק, המהנדסים פגעו במוחם. בנוסף לאימוץ עיצובים אווירודינמיים לתא הנוסעים, נוספו מכשירים רבים להפחתת התנגדות האוויר על המסגרת והחלק האחורי של הקרוואן. מהם המכשירים הללו שנועדו להפחית את התנגדות הרוח במשאיות?

מסיט גג/צד

מסיט הגג והצד נועדו בעיקר למנוע מהרוח לפגוע ישירות בארגז המטען בצורת ריבוע, ולנתב מחדש את רוב האוויר לזרום בצורה חלקה מעל ומסביב לחלקים העליונים והצדדיים של הקרוואן, במקום לפגוע ישירות בחזית הקרוואן. שְׁבִילer, מה שגורם להתנגדות משמעותית. מסיטים בעלי זווית נכונה ומותאמים לגובה יכולים להפחית מאוד את ההתנגדות הנגרמת על ידי הנגרר.

חצאיות צד לרכב

חצאיות צד על רכב משמשות להחליק את צידי השלדה, ומשלבות אותה בצורה חלקה עם גוף המכונית. הם מכסים אלמנטים כמו מיכלי גז צמודים ומיכלי דלק, מקטינים את השטח הקדמי שלהם החשוף לרוח, ובכך מאפשרים זרימת אוויר חלקה יותר מבלי ליצור מערבולות.

Bumpe במיקום נמוךr

הפגוש הנמשך כלפי מטה מפחית את זרימת האוויר הנכנסת מתחת לרכב, מה שעוזר בהפחתת ההתנגדות שנוצרת מהחיכוך בין השלדה להרכב.אֲוִיר. בנוסף, חלק מהפגושים עם חורי מנחה לא רק מפחיתים את התנגדות הרוח אלא גם מכוונים את זרימת האוויר לעבר תופי הבלמים או דיסקי הבלמים, ומסייעים בקירור מערכת הבלימה של הרכב.

מסיט צד של ארגז מטען

המסיטים בצדי ארגז המטען מכסים חלק מהגלגלים ומצמצמים את המרחק בין תא המטען לקרקע. עיצוב זה מקטין את זרימת האוויר הנכנסת מהצדדים מתחת לרכב. מכיוון שהם מכסים חלק מהגלגלים, אלה מתבטליםהגורמים גם מפחיתים את המערבולת הנגרמת מהאינטראקציה בין הצמיגים לאוויר.

מסיט אחורי

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

אז באילו חומרים משתמשים לייצור המסיטים והכיסויים במשאיות? ממה שלמדתי, בשוק התחרותי ביותר, פיברגלס (הידוע גם כפלסטיק מחוזק בזכוכית או GRP) מועדף בשל קל משקלו, חוזק גבוה, עמידות בפני קורוזיה ו-r.אמינות בין נכסים אחרים.

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

מסיטי פיברגלס/כיסויים

אירופה החלה להשתמש בפיברגלס במכוניות כבר בשנת 1955, עם ניסויים על גופי דגם STM-II. בשנת 1970 השתמשה יפן בפיברגלס לייצור כיסויים דקורטיביים לגלגלי מכוניות, ובשנת 1971 ייצרה סוזוקי כיסויי מנוע ופגושים מפיברגלס. בשנות ה-50, בריטניה החלה להשתמש בפיברגלס, והחליפה את הבקתות הקודמות מפלדה מעץ מורכב, כמו אלה ב-Ford S21 ומכוניות תלת גלגליות, שהביאו סגנון חדש לחלוטין ופחות נוקשה לכלי הרכב של אותה תקופה.

מקומי בסין, כמה מיצרנים עשו עבודה מקיפה בפיתוח מרכבי פיברגלס לרכב. לדוגמה, FAW פיתחה בהצלחה כיסויי מנוע פיברגלס ותאי נוסעים בעלי חרטום שטוח, הפוך בשלב מוקדם למדי. נכון לעכשיו, השימוש במוצרי פיברגלס במשאיות בינוניות וכבדות בסין נפוץ למדי, כולל מנוע בעל חרטום ארוךכיסויים, פגושים, כיסויים קדמיים, כיסויי גג תא, חצאיות צד ומסיטים. יצרנית מקומית ידועה של מסיטים, Dongguan Caiji Fiberglass Co., Ltd., מדגימה זאת. אפילו חלק מתאי השינה הגדולים והמפנקים במשאיות אמריקאיות ארוכות-אף נערצות עשויות מפיברגלס.

קל משקל, חוזק גבוה, קורוזיה-עמיד, בשימוש נרחב בכלי רכב

בשל עלותו הנמוכה, מחזור הייצור הקצר וגמישות העיצוב החזקה, חומרי פיברגלס נמצאים בשימוש נרחב בהיבטים רבים של ייצור משאיות. לדוגמה, לפני כמה שנים, למשאיות ביתיות היה עיצוב מונוטוני ונוקשה, כאשר עיצוב חיצוני מותאם אישית היה נדיר. עם ההתפתחות המהירה של כבישים מקומיים, אשרh עורר מאוד הובלה לטווח ארוך, הקושי ליצור מראה תא נוסעים מותאמים אישית מפלדה שלמה, עלויות גבוהות של עיצוב עובש, ובעיות כמו חלודה ודליפות במבנים מרותכים רב-פאנלים הובילו יצרנים רבים לבחור בפיברגלס לכיסויי גגות תא.

נכון לעכשיו, משאיות רבות משתמשות ב-fiחומרי ברגלס לכיסויים קדמיים ופגושים.

פיברגלס מתאפיין בקל משקל ובחוזק גבוה, בצפיפות הנעה בין 1.5 ל-2.0. זוהי רק כרבע עד חמישית מצפיפות פלדת הפחמן ואף נמוכה מזו של אלומיניום. בהשוואה לפלדה 08F, פיברגלס בעובי 2.5 מ"מ יש אחוזק שווה ערך לפלדה בעובי 1 מ"מ. בנוסף, פיברגלס יכול להיות מעוצב בגמישות בהתאם לצרכים, ומציע שלמות כללית טובה יותר ויכולת ייצור מצוינת. הוא מאפשר בחירה גמישה של תהליכי יציקה על בסיס הצורה, המטרה והכמות של המוצר. תהליך הדפוס הוא פשוט, לעתים קרובות דורש רק שלב אחד, ולחומר יש עמידות בפני קורוזיה טובה. זה יכול להתנגד לתנאי אטמוספירה, מים וריכוזים נפוצים של חומצות, בסיסים ומלחים. לכן, משאיות רבות משתמשות כיום בחומרי פיברגלס עבור פגושים קדמיים, כיסויים קדמיים, חצאיות צד ומסיטים.