纤维加强聚合物(Fiber Reinforced Polymer,简单称呼FRP)由塑料聚合树脂及加强纤维复合而成,这类复合资料合一了原有资料的特性,力学功能较好,具备抗冲撞性好、耐腐蚀性强、密度低等优点,曾经被广大利用于航空航天、风力发电、飞体制造等范畴。近年来则被不停推广利用至车子产业,助推车身构造的改良及减重,此中,碳纤维复合资料(CFRP)和玻璃纤维复合资料(GFRP)是车身轻量化利用中的两大主流。 HRC团体位于复合资料研发范畴的产业前列,具有全球领先进步的复合资料加工成型制造技艺,麾下江苏亨睿碳纤维科技局限企业则着力于车子碳纤维部件和总成的工程设置和量产。HRC团体技艺探讨院常务副院长、江苏亨睿碳纤维科技局限企业总工程师宋东辉博士显示,将碳纤维复合资料与玻璃纤维复合资料用于车子掩盖件、构造零部件、座舱轻量化等范畴,可行发生十分显著的减重成果。 宋东辉博士 HRC团体技艺探讨院常务副院长、江苏亨睿碳纤维科技局限企业总工程师 宋东辉进一步讲明,日前,HRC团体匹配主机厂和Tier1区别达成了半包式椅子靠背轻量化、孩童椅子设置两类名目,均已经过台架测试,实现减重超越30%。 CFRP/GFRP资料上车 带来的“远不止是轻质” 源于密度小于钢、铝、镁等金属,CFRP/GFRP等复合资料上车,起首完成的是全车减重的成果,干脆作用功耗、提速性、制动等功能,这也是CFRP架构多用于赛车的原因。值得注意的是,CFRP/GFRP在磕碰吸能、触动阻尼等其它功能上同样体现优异,能给车子带来的远不止“轻质”一个优势。
相片来自:HRC团体 官网 宋东辉推荐,比较于金属资料腰鼓型的样片构造,复合资料的样片常常是上下同宽。在静态弯曲实验中,复合资料在失效时表现出分层分裂的样式。以CFRP为例,尽管是一体成型构造,但资料脆性大,磕碰吸能是钢的6~7倍、铝的3~4倍,可行在遭到冲撞时消化多数能量,对汽车内部乘员起到较没有问题庇护效用。 相片来自:HRC团体 宋东辉 可是,正源于复合资料的延展率低,遭到冲撞时资料会被挤压破碎,同金属不同,复合资料的平安性、耐久性同资料厚度和架构都相关系。因而,如何发展资料表征,如何对复合资料发展仿真设置及测试就成为难点。 日前,产业内存留两种主流方案:第一个是仿照金属资料的多工况仿真,采纳快速拉、快速轧、快速剪切的形式发展;第二种是经过摆锤冲撞实验测试资料的冲撞韧性。宋东辉补充,HRC团体发展的多工况仿真测试中,比较于同等重量的铝合金,运用CFRP/GFRP资料可行在弯扭刚度上有所提高。 言归正传,日前,CFRP/GFRP在全车上的利用最重要的以构造件、掩盖件、座舱为主,还可行进一步分为椅子靠背、坐盆、底盘板簧、电池包壳体、高压储氢罐、引擎盖等不同范畴,这须要热塑、热固模压;湿法缠绕等多个工艺扶持。 相片来自:HRC团体 官网 宋东辉推荐,HRC团体曾经具有了从小批量、中庸产量到大量量的全范围制造能力,具有从车身传来路径拓扑剖析、资料表征、全碳纤维车身研发的完整能力,技艺全掩盖的复合资料制造工艺:涉及范畴包涵热固到复合注塑热塑工艺;延续纤维到短切纤维工艺;模压、拉挤到缠绕工艺。 座舱轻量化的主流方案及工艺详解 近年来,椅子轻量化渐渐成为全车减重的要害点。以乘员舱轻量化为例,其方案大体可行分为三种:一个是乘员舱局部地域轻量化,例如奥迪R8车型,在中渠道拉伸至椅子椅背的部分运用CFRP;第二种方案是半乘员舱轻量化,例如阿尔法·罗密欧(Alfa Romeo),在下车体到风挡的整块地域采纳CFRP构造;第三种是全乘员舱轻量化,迈凯伦超跑就采纳的是CFRP与GFRP的混合架构。 相片来自:HRC团体 宋东辉 宋东辉推荐,车身乘员舱采纳CFRP/GFRP架构具有几点显著的优势,尤其契合电动化的未来趋向: 起首,CFRP/GFRP架构极大提高了构造的灵活性和适配性,可行干脆安装在滑板底盘上。同一时间,HRC团体提供前、中、后分段式乘员舱设置方案,扶持电池包安装于底盘、靠背后端、中渠道等不同位子;且分段式架构符合全正向开发,也提升了零部件集成的可能性,关于超跑类别的小批量制造十分友好。 另外,CFRP/GFRP等复合资料具有更高的触动阻尼,也有助于提升NVH功能,改进乘车和驾驭体会。 宋东辉显示,HRC团体同主机厂、Tier-1合作发展了半包式椅子靠背轻量化、孩童椅子设置两类名目。在椅子轻量化生产中最重要的采纳了注塑工艺:联合热塑模压成型和注塑成型工艺,将热塑片材发展预热后,放置到模具里,随后注塑成型。鉴于丰富的产业经历,HRC团体的注塑工艺已造成复合注塑、一次成型、UD局部补强等工艺特征,显示来自动化、绝对性、高产能的制造特色。 相片来自:HRC团体 宋东辉 全车减重如何追求性价比 HRC团体切入电池壳体、板簧轻量化范畴 俗话讲“簧下1公斤,簧上10公斤”,意思是簧下部分(板簧悬架及之下的操控臂、卡钳、轮毂等)减重性价比远超出簧上面部分分。宋东辉显示,在HRC团体同重型卡车制造厂的合作研发的GFRP热固模压成型底盘板簧轻量化名目中,以GFRP联合环氧树脂(Epoxy)作为主资料,对照弹簧钢达到了60%左右的减重成果。 下降底盘重量干脆带来了全车超控性、驾驭平顺性的提高。另外,源于复合资料具有分层失效、分裂的特性,且磕碰吸能性优异,进一步提高了重型卡车的平安性。 另外,伴随车子电动化的全体趋向,HRC团体较早切入了电池壳体轻量化范畴,宋东辉显示,三电体系是电动车的心脏,物理上也给全车带来了极大的重量压力。日前,续航路程在600千米左右的电动车子,一种电池包模组+电池包的重量大致在500~600公斤左右。因而,追求电池壳轻量化也便是追求全车减重的极致性价比。 相片来自:HRC团体 宋东辉 源于电池在平安上的特殊性,电池包须要包涵电芯、模块、箱体等部分,能够承担机械冲撞,满足防火、散热、过流庇护、过压庇护、气密性等特殊请求。对应其特殊性与平安要求,HRC团体研发的CFRP/GFRP热塑、热固模压成型电池包壳体轻量化工艺中,运用碳纤维片状模塑料(C-SMC)、玻璃纤维片状模塑料(G-SMC)等不延续的纤维加强复合资料,联合UD补强,进一步提高刚性;内嵌金属件,采纳没有胶结架构以降低平安祸患,提高里面接连强度。 宋东辉显示,深耕车子构造件、掩盖件轻量化、电池壳体轻量化、椅子轻量化等范畴好几年,HRC团体曾经度过前期的技艺投入与研发阶段,将要迎接若干效果的获利期。 (以上内容依据HRC团体技艺探讨院常务副院长、江苏亨睿碳纤维科技局限企业总工程师宋东辉博士于2022年8月23日由盖世车子主持的盖世车子2022第二届华夏车身大会发表的《复合资料与车身构造的改良及减重》专题演讲发展了解和梳理。) 更多橡胶报价关心咱们。 |
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