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樹脂基復合材料優點有哪些?

信息來源:山東格瑞德集團甘肅分公司 | 發布時間:2020年07月31日

節能降耗和舒服將變成將來汽車的關鍵發展前景,車體輕量是提升汽車驅動力性能、減少汽柴油耗費的好方法。樹脂基復合材料具備強度和比應變速率高、密度小、耐蝕性強等優勢,是完成車體輕量的關鍵原材料。具體描述了樹脂基復合材料的類型、特點及其成型加工工藝,詳細介紹了樹脂基復合材料在世界各國汽車上的運用,為汽車工程項目工作人員在輕量設計方案層面出示參照。

伴隨著汽車工業生產的髙速發展趨勢,節能降耗早已變成了汽車界的關鍵科學研究網絡熱點。汽車品質過大,不僅會危害其動力學模型性能,并且會提升汽柴油耗費。在確保汽車構造正常駕駛的前提條件下,車體輕量是處理所述難題的好方法。復合材料具備相對密度小、強度高、比應變速率高及其可設計方案性好等優勢,愈來愈遭受汽車制造商的關心,也是汽車界認可的可以替代金屬復合材料的原材料[1]。復合材料是由常規原材料和提高原材料相互構成。一般狀況下,依據常規原材料的不一樣,可將復合材料分成金屬材料基復合材料、樹脂基復合材料及其瓷器基復合材料三大類。在其中,樹脂基復合材料比鋼材原材料輕50%,比鋁型材輕30%,在諸多復合材料中,其輕量實際效果尤其顯著,現階段已被廣泛運用于汽車工業生產。
1樹脂基復合材料

1.一分類

樹脂基復合材料是以生成樹脂為常規,以纖維為提高體,根據人造技術性做成的一種新材料,也被稱作纖維彈性體材料(FRP)。一般狀況下,樹脂常規包含熱固性塑料樹脂和熱固性塑料樹脂兩類;提高纖維包含碳纖維、夾層玻璃纖維、芳香族纖維、硼纖維及其純植物纖維等。不論是熱固性塑料樹脂還是熱固性塑料樹脂,在添加提高纖維之后其性能都是有非常大水平的提升。

碳纖維提高復合材料(CFRP)是在熱固性塑料樹脂中添加碳含量超出90%的碳纖維紡織物而產生的一種新材料[2]。因為紡織物中的碳纖維均為長纖維,因而該復合材料的疲勞和拉申毀壞抗壓強度高、使用性能好、導電性傳熱性好,且相對密度低(等同于一般碳素鋼構造的1/5~1/4),被用以生產制造汽車車體、汽車底盤等關鍵零部件。因為該復合材料的制造成本較高,關鍵被用以F1跑車及其小大批量生產的車系中。圖1示出由樹脂基碳纖維復合材料制做而成的汽車排汽管。

夾層玻璃纖維提高復合材料(GFRP)別名玻璃鋼防腐,是以熱固性塑料樹脂為常規,以夾層玻璃纖維為提高原材料,根據高溫充壓所做成的一種新材料[3]。該復合材料生產制造低成本、吸能性好、耐蝕性強及減震減噪效果非常的好,是現階段汽車工業生產中運用更為普遍的一種復合材料,關鍵用以生產制造車體零部件、遮蓋件及其柴油發動機附近構件。

長纖維提高復合材料(LFT)是在熱固性塑料樹脂或改性材料熱固性塑料樹脂中添加芳香族纖維或硼纖維等長短超過5毫米的纖維,歷經縮小成型獲得的一種新材料[4]。因為這種復合材料內部的提高纖維較長,可以在樹脂常規中產生三維網格圖構造,在提升原材料的耐沖擊性能和抗應力松弛性能層面有顯著效果,促使運用該復合材料做成的汽車零部件形變更小、結構力學性能更為平穩,現階段關鍵用以生產制造汽車門邊框、汽車儀表板及其車頂架等構件。

除此之外,也有根據在樹脂基中添加銅及不銹鋼板等金屬材料纖維生產加工生產制造而成的新式復合材料,可是因為此類復合材料的生產加工工藝流程繁雜且制造成本很高,其運用遭受非常大水平的限定。


樹脂基復合材料


1.2特性

1.2.1強度和比應變速率高

絕大多數的樹脂基復合材料都具備較高的強度和比應變速率。比如,大部分金屬復合材料的疲憊強度是其抗拉強度極限的30%~50%,而樹脂基復合材料可做到60%~80%。運用在樹脂基中另外添加碳纖維和夾層玻璃纖維而產生的復合材料制做成汽車減震彈簧片,其彎曲剛度和承載力與品質是其4倍的鋼質彈簧片同樣[5]。表1示出樹脂基復合材料與高強度鋼板的結構力學性能比照狀況。

1.2.2密度小

樹脂基復合材料的相對密度為1.5~2.5kg/m3,是一般碳鋼密度的1/4~1/5,而其結構力學性能及其沖擊韌性卻與碳素鋼水準非常。運用CFRP做成的汽車彈簧片品質為14kg,在確??箟簭姸人疁实臓顩r下,比運用碳素鋼做成的彈簧片的品質緩解70%上下,且能比碳素鋼更強。這一特點針對復合材料在汽車輕量運用層面是十分關鍵的[6]。

1.2.3耐蝕性強

樹脂基復合材料不但在物理學性能層面擁有明顯的優點,其有機化學性能也十分平穩。樹脂常規和各種各樣非金屬材料纖維提高原材料都具備耐強堿、耐強酸、耐高強度鹽及其耐強酯等特點,因而促使樹脂基復合材料制品可以融入多種多樣外部標準。與金屬復合材料對比,其具備更長的使用期。

除此之外,樹脂基復合材料還具備耐熱和超低溫、耐沖擊性強及其一體化成型性好等優勢。

1.3成型方式 

1.3.1樹脂傳送橡塑制品法

樹脂傳送橡塑制品法就是指在磨具的凹模內事先置放好纖維提高原材料,鎖模夾持之后,在適當的溫度及工作壓力下將選好的樹脂引入磨具中,使之與提高原材料一同干固,然后啟模、出模獲得成型產品。該方式 不用乳膠衣鍍層就可以使預制構件兩面光潔,成型方式 簡易,生產制造出的商品表層質量高、內部氣孔率低,是現如今復合材料工業生產中廣泛應用的一種方式 [7]。圖2示出樹脂傳送橡塑制品成型機器設備。

1.3.2高溫壓模法

高溫壓模法是將纖維預浸料整平地鋪裝在左右磨具中間,將磨具合實密封性后,放置液壓機成型臺子上,在拼板機上歷經一段時間的高壓,使樹脂和預浸料干固,然后從拼板機上取下成型產品。該成型加工工藝具備高韌性、高精密及其受環境危害小等優勢,適用大批量化、規范化的制品生產制造。

1.3.3真空泵熱壓罐法

真空泵熱壓罐法是將復合材料的胚料鋪裝在擦抹脫膜劑的磨具表層,隨后先后用出模布、吸膠氈、透氣性氈遮蓋,并密封性于真空包裝袋內,真空泵后放進熱壓罐內,經高溫、充壓、干固等程序流程后,得到 成型產品。該成型加工工藝應用的磨具相對性簡易,且生產率較高,適用生產制造大規模單純性面的蒙皮、墻板和罩殼。

除此之外,樹脂基復合材料的成型方式 也有噴涌成型法、壓層成型法、熱擠壓成型法、真空泵倒進法及其纖維盤繞法等。伴隨著科技進步的發展趨勢,樹脂基復合材料的成型加工工藝不斷改良和自主創新,復合材料在加工過程中并不是單一地應用某類加工工藝,通常是多種多樣加工工藝相互應用,以完成資源分配的較大提升。


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