LFT termoplastisko kompozītmateriālu veidņu pielietojums automobiļu vieglā svēršanā

Tā kā globālie vides noteikumi kļūst stingrāki un pieaug pieprasījums pēc jaunu enerģijas transportlīdzekļu klāsta, automobiļu vieglais svars ir kļuvis par galveno virzienu rūpnieciskās modernizācijas jomā. Ar garo šķiedru pastiprināti termoplastiskie kompozītmateriāli (LFT) ir kļuvuši par pamatmateriālu vieglai svēršanai, jo to priekšrocības ir zems blīvums, augsta īpatnējā izturība un pārstrādājamība. Kā galvenā formēšanas iekārta LFT termoplastiskās kompozītmateriālu veidnes tieši nosaka komponentu precizitāti, veiktspēju un izmaksas, un tām ir izšķiroša nozīme vieglā svara ieviešanā. Šajā rakstā, apvienojumā ar LFT materiālu īpašībām un automobiļu ražošanas prasībām, ir apskatīti to veidņu pielietojuma punkti, galvenie scenāriji un attīstības tendences.

 

I. LFT termoplastisko kompozītmateriālu un veidņu galveno raksturlielumu savietojamība

LFT materiāli sastāv no 6-25 mm stiegrojošām šķiedrām (stikla šķiedras, oglekļa šķiedras utt.) un termoplastiskiem sveķiem (PP, PA u.c.), apvienojot šķiedru augsto izturību ar vieglu sveķu apstrādājamību. To blīvums ir tikai 1/4 līdz 1/3 no tērauda blīvuma, un to īpatnējā izturība ir par 30% līdz 50% augstāka nekā parasto īsšķiedru plastmasas detaļu blīvums. Ar līdzvērtīgu izturību tie var samazināt svaru par 15% līdz 25%, turklāt tie ir arī triecienizturīgi un izmēru stabili, apmierinot prasību "samazināt svaru, nesamazinot izturību".

LFT veidnes lielākoties ir izgatavotas no augstas -izturības tērauda, ​​un tās ir aprīkotas ar precīzām dzesēšanas un karstās vadu sistēmām, kas var precīzi kontrolēt liešanas parametrus, saglabāt šķiedru integritāti un apmierināt ātras masveida ražošanas prasības. Salīdzinot ar tradicionālajām metāla veidnēm, LFT veidnēm ir īsāki liešanas cikli, lielāka elastība, mazāks nodilums, un tās var pielāgot, lai tās atbilstu sarežģītajām automobiļu detaļu konfigurācijām, kalpojot par galveno tiltu, kas savieno LFT materiālus ar vieglu lietojumu.

 

 

II. LFT termoplastisko kompozītmateriālu veidņu pielietojuma pamatscenāriji vieglo automašīnu svēršanā

LFT veidņu galvenā pielietojuma loģika ir "plastmasa, nevis tērauds", koncentrējoties uz jaunu enerģijas transportlīdzekļu virsbūves konstrukcijām, šasiju, interjeriem un galvenajām sastāvdaļām. Izmantojot pielāgotu formēšanu, var samazināt svaru un uzlabot veiktspēju. Konkrētie scenāriji ir šādi:

 

1. Automobiļu virsbūves konstrukcijas daļas

Ķermeņa strukturālās daļas ir vieglā svara pamatā. LFT veidnes var aizstāt dažādas konstrukcijas daļas, precīzi kontrolējot šķiedru sadalījumu. Piemēram, priekšējā gareniskā sija un sliekšņa sija, salīdzinot ar tērauda detaļām, var samazināt svaru par 30% līdz 40% un palielināt triecienizturību par vairāk nekā 20%, un to var integrēt, lai samazinātu metināšanas procesus. Dažas BMW i sērijas virsbūves daļas ir veidotas ar LFT veidnēm, nodrošinot svara samazināšanu un stingrību.

Pārseguma daļām, piemēram, durvju iekšējiem paneļiem un motora pārsegiem, pēc formēšanas ar LFT veidnēm, ir ievērojami samazināts svars un lieliskas skaņas izolācijas un siltumizolācijas īpašības, un tās ir piemērotas sarežģītiem izliektu virsmu dizainiem. Tostarp durvju iekšējais panelis var samazināt svaru par vairāk nekā 28%, salīdzinot ar tērauda daļām, uzlabojot braukšanas un braukšanas pieredzi.

 

2. Automobiļu šasijas sastāvdaļas

Šasijas komponentiem ir ārkārtīgi augstas prasības attiecībā uz izturību un nodilumizturību. LFT veidnes var izmantot šasijas aizsargu, balstiekārtas kronšteinu, akumulatoru bloku kronšteinu uc ražošanā. Šasijas aizsargi var samazināt svaru par 55%, salīdzinot ar tērauda detaļām, un tiem ir labāka izturība pret koroziju; piekares kronšteinu integrācija var samazināt detaļu skaitu un uzlabot stabilitāti.

Jauni enerģijas transportlīdzekļu akumulatoru bloku kronšteini kā galvenās drošības sastāvdaļas var panākt līdzsvaru starp vieglo un augstu izturību, veidojot LFT veidni, samazinot svaru par vairāk nekā 30% salīdzinājumā ar tērauda daļām un nodrošinot izolāciju un triecienizturību. Dažos modeļos tiek izmantotas LFT-D in-line presēšanas veidnes, kas nodrošina pilnīgu šķiedru un sveķu impregnēšanu, regulējot temperatūru un spiedienu, lai garantētu drošību.

 

3. Automobiļu interjera sastāvdaļas

Interjera komponentu ir daudz, un tie veido lielu daļu no kopējā svara. Ar LFT veidnēm var iegūt vieglu paneļa rāmju, sēdekļu rāmju utt. ražošanu, optimizējot veidņu dobumu un virsmas apstrādi. Informācijas paneļa rāmji var tikt samazināti par 15% līdz 20%, salīdzinot ar tradicionālajām plastmasas daļām, ar paaugstinātu stingrību, un tos var integrēt, lai samazinātu montāžu; sēdekļu rāmji apvieno LFT un CFRTP procesus, lai līdzsvarotu svara samazināšanu un atbalstītu drošību.

Turklāt LFT veidnēs{0}}veidotās iekšējās daļas ir pārstrādājamas, un lūžņus var izmantot atkārtoti, samazinot izmaksas un ievērojot zaļās attīstības tendences.

 

4. Īpašas sastāvdaļas jauniem enerģijas transportlīdzekļiem

Jaunajiem enerģijas transportlīdzekļiem ir steidzamāka vajadzība pēc vieglā svara. LFT veidnes izstrādā pielāgotus risinājumus akumulatoru bloku korpusiem, motoru korpusiem utt. Akumulatoru bloku korpusiem, kas ražoti, kombinējot mikrošūnu putošanas tehnoloģiju ar LFT veidnēm, var samazināt svaru par 22%, un tiem ir par 25% lielāka triecienizturība; motora apvalki var izmantot kompozītmateriālu izolācijas īpašības, lai vienkāršotu izolācijas konstrukcijas un samazinātu sarežģītību.

 

 

III. LFT termoplastisko kompozītmateriālu veidņu galvenās priekšrocības vieglo automašīnu lietojumos

 

1. Veicināt ārkārtēju svara samazināšanu, vienlaikus saglabājot veiktspēju un videi draudzīgumu

 

LFT veidnes var pilnībā izmantot materiālu vieglās priekšrocības, saglabāt šķiedru integritāti, panākt "svara samazinājumu bez stiprības samazināšanās", un LFT materiālu un veidņu veidojošos lūžņus var pārstrādāt, ievērojot autobūves nozares zaļās un ilgtspējīgas attīstības tendences un Eiropas ELV tiesību aktu prasības.

 

2. Ražošanas efektivitātes uzlabošana un ražošanas izmaksu samazināšana

LFT veidnes var būt integrētas, lai samazinātu metināšanas un montāžas procesus ar īsiem formēšanas cikliem (LFT-D veidnēm nepieciešamas tikai 30–60 sekundes), un tās ir piemērotas masveida ražošanai. Tiem ir zemi zudumi, vienkārša apkope, un LFT materiālu izmaksas ir zemākas nekā oglekļa šķiedras materiāliem, ievērojami samazinot detaļu kopējās izmaksas.

 

3. Spēcīga pielāgošanās spēja un atbilstība pielāgotajām prasībām

LFT veidnes var būt pielāgotas{0}}izstrādātas, pamatojoties uz komponentu struktūru un veiktspēju, pielāgojoties dažādu daļu, piemēram, virsbūves un šasijas, vajadzībām. Tie var veidot sarežģītus izliektus virsmas pārklājumus un augstas -stiprības slodzi-nesošās daļas, un tos var pielāgot dažāda veida LFT materiāliem, elastīgi pielāgojot šķiedru saturu un sveķu formulas.

 

4. Sinerģiska optimizācija, veicinot vieglo svaru tehnoloģiju modernizāciju

LFT veidnes, materiāli un formēšanas procesi darbojas kopā, izmantojot CAD/CAM un viedās sensoru tehnoloģijas, lai uzlabotu liešanas precizitāti un konsistenci; apvienojumā ar CFRTP materiāliem, lai veidotu papildinošus risinājumus, līdzsvarojot strukturālo veiktspēju un liešanas efektivitāti, veicinot vieglo svaru tehnoloģiju uzlabošanu.

 

IV. Problēmas un risinājumi LFT termoplastisko kompozītmateriālu veidņu pielietošanā vieglo automašīnu svēršanā

1. Esošās galvenās problēmas

Pašlaik LFT veidņu pielietošanā ir četri galvenie šķēršļi: pirmkārt, nepietiekama veidņu precizitāte Ķīnā, ar nevienmērīgu temperatūras un spiediena kontroli, kas izraisa nestabilu produkta darbību; otrkārt, paļaušanās uz importētiem augstas veiktspējas{0}}veidņu materiāliem, palielinot ražošanas izmaksas; treškārt, grūtības veidot sarežģītas -formas sastāvdaļas, kurām ir tendence uz defektiem; ceturtkārt, nepietiekama veidņu un formēšanas procesu optimizācija sadarbībā, kas ietekmē vieglo svaru efektu un efektivitāti.

 

2. Risinājuma ceļi

Lai risinātu iepriekš minētās problēmas, ir jāveic sasniegumi četros aspektos: pirmkārt, jāizstrādā progresīvas projektēšanas un ražošanas tehnoloģijas, lai optimizētu veidņu struktūru un dzesēšanas sistēmas; otrkārt, palielināt augstas veiktspējas veidņu materiālu izpēti un izstrādi{0}}, lai aizstātu importu un samazinātu izmaksas; treškārt, izveidot atbilstošus modeļus veidnēm, materiāliem un procesiem, lai uzlabotu sarežģītu sastāvdaļu formēšanas kvalitāti; ceturtkārt, stiprināt nozares-universitāšu-izpētes sadarbību, lai izstrādātu pielāgotus risinājumus un paātrinātu tehnoloģiju ieviešanu.

 

V. LFT termoplastisko kompozītmateriālu veidņu attīstības tendences automobiļu vieglo svaru ražošanā

Nākotnē LFT veidnes parādīs piecas galvenās tendences:

Pirmaisir inteliģenta jaunināšana, integrējot sensoru un vadības sistēmas, lai nodrošinātu reāllaika parametru regulēšanu{0}}.

Otrkārt,tiek uzsvērta modularizācija un regulējamība, lai uzlabotu universālumu un samazinātu ieguldījumu izmaksas.

Treškārt,tā tiek integrēta ar jauniem procesiem, piemēram, 3D drukāšanu un LFT{1}}D, lai paplašinātu lietojumprogrammu scenārijus.

Ceturtkārt,zaļā attīstība, izmantojot videi draudzīgus materiālus un procesus un veicinot otrreizējo pārstrādi.

Piektaisir paātrināt iekšzemes aizstāšanu, izjaukt ārvalstu monopolus un samazināt vieglās svēršanas izmaksas.