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树脂基复合材料优点有哪些?

信息来源:山东格瑞德集团甘肃分公司 | 发布时间:2020年07月31日

节能降耗和舒服将变成将来汽车的关键发展前景,车体轻量是提升汽车驱动力性能、减少汽柴油耗费的好方法。树脂基复合材料具备强度和比应变速率高、密度小、耐蚀性强等优势,是完成车体轻量的关键原材料。具体描述了树脂基复合材料的类型、特点及其成型加工工艺,详细介绍了树脂基复合材料在世界各国汽车上的运用,为汽车工程项目工作人员在轻量设计方案层面出示参照。

伴随着汽车工业生产的髙速发展趋势,节能降耗早已变成了汽车界的关键科学研究网络热点。汽车品质过大,不仅会危害其动力学模型性能,并且会提升汽柴油耗费。在确保汽车构造正常驾驶的前提条件下,车体轻量是处理所述难题的好方法。复合材料具备相对密度小、强度高、比应变速率高及其可设计方案性好等优势,愈来愈遭受汽车制造商的关心,也是汽车界认可的可以替代金属复合材料的原材料[1]。复合材料是由常规原材料和提高原材料相互构成。一般状况下,依据常规原材料的不一样,可将复合材料分成金属材料基复合材料、树脂基复合材料及其瓷器基复合材料三大类。在其中,树脂基复合材料比钢材原材料轻50%,比铝型材轻30%,在诸多复合材料中,其轻量实际效果尤其显著,现阶段已被广泛运用于汽车工业生产。
1树脂基复合材料

1.一分类

树脂基复合材料是以生成树脂为常规,以纤维为提高体,根据人造技术性做成的一种新材料,也被称作纤维弹性体材料(FRP)。一般状况下,树脂常规包含热固性塑料树脂和热固性塑料树脂两类;提高纤维包含碳纤维、夹层玻璃纤维、芳香族纤维、硼纤维及其纯植物纤维等。不论是热固性塑料树脂還是热固性塑料树脂,在添加提高纤维之后其性能都是有非常大水平的提升。

碳纤维提高复合材料(CFRP)是在热固性塑料树脂中添加碳含量超出90%的碳纤维纺织物而产生的一种新材料[2]。因为纺织物中的碳纤维均为长纤维,因而该复合材料的疲劳和拉申毁坏抗压强度高、使用性能好、导电性传热性好,且相对密度低(等同于一般碳素钢构造的1/5~1/4),被用以生产制造汽车车体、汽车底盘等关键零部件。因为该复合材料的制造成本较高,关键被用以F1跑车及其小大批量生产的车系中。图1示出由树脂基碳纤维复合材料制做而成的汽车排汽管。

夹层玻璃纤维提高复合材料(GFRP)别名玻璃钢防腐,是以热固性塑料树脂为常规,以夹层玻璃纤维为提高原材料,根据高溫充压所做成的一种新材料[3]。该复合材料生产制造低成本、吸能性好、耐蚀性强及减震减噪效果非常的好,是现阶段汽车工业生产中运用更为普遍的一种复合材料,关键用以生产制造车体零部件、遮盖件及其柴油发动机附近构件。

长纤维提高复合材料(LFT)是在热固性塑料树脂或改性材料热固性塑料树脂中添加芳香族纤维或硼纤维等长短超过5毫米的纤维,历经缩小成型获得的一种新材料[4]。因为这种复合材料內部的提高纤维较长,可以在树脂常规中产生三维网格图构造,在提升原材料的耐冲击性能和抗应力松弛性能层面有显著效果,促使运用该复合材料做成的汽车零部件形变更小、结构力学性能更为平稳,现阶段关键用以生产制造汽车门边框、汽车仪表板及其车顶架等构件。

除此之外,也有根据在树脂基中添加铜及不锈钢板等金属材料纤维生产加工生产制造而成的新式复合材料,可是因为此类复合材料的生产加工工艺流程繁杂且制造成本很高,其运用遭受非常大水平的限定。


树脂基复合材料


1.2特性

1.2.1强度和比应变速率高

绝大多数的树脂基复合材料都具备较高的强度和比应变速率。比如,大部分金属复合材料的疲惫强度是其抗拉强度極限的30%~50%,而树脂基复合材料可做到60%~80%。运用在树脂基中另外添加碳纤维和夹层玻璃纤维而产生的复合材料制做成汽车减震弹簧片,其弯曲刚度和承载力与品质是其4倍的钢质弹簧片同样[5]。表1示出树脂基复合材料与高强度钢板的结构力学性能比照状况。

1.2.2密度小

树脂基复合材料的相对密度为1.5~2.5kg/m3,是一般碳钢密度的1/4~1/5,而其结构力学性能及其冲击韧性却与碳素钢水准非常。运用CFRP做成的汽车弹簧片品质为14kg,在确保抗压强度水准的状况下,比运用碳素钢做成的弹簧片的品质缓解70%上下,且能比碳素钢更强。这一特点针对复合材料在汽车轻量运用层面是十分关键的[6]。

1.2.3耐蚀性强

树脂基复合材料不但在物理学性能层面拥有明显的优点,其有机化学性能也十分平稳。树脂常规和各种各样非金属材料纤维提高原材料都具备耐强碱、耐强酸、耐高强度盐及其耐强酯等特点,因而促使树脂基复合材料制品可以融入多种多样外部标准。与金属复合材料对比,其具备更长的使用期。

除此之外,树脂基复合材料还具备耐热和超低温、耐冲击性强及其一体化成型性好等优势。

1.3成型方式 

1.3.1树脂传送橡塑制品法

树脂传送橡塑制品法就是指在磨具的凹模内事先置放好纤维提高原材料,锁模夹持之后,在适当的溫度及工作压力下将选好的树脂引入磨具中,使之与提高原材料一同干固,然后启模、出模获得成型产品。该方式 不用乳胶衣镀层就可以使预制构件两面光洁,成型方式 简易,生产制造出的商品表层质量高、內部气孔率低,是现如今复合材料工业生产中广泛应用的一种方式 [7]。图2示出树脂传送橡塑制品成型机器设备。

1.3.2高溫压模法

高溫压模法是将纤维预浸料整平地铺装在左右磨具中间,将磨具合实密封性后,放置液压机成型台子上,在拼板机上历经一段時间的高压,使树脂和预浸料干固,然后从拼板机上取下成型产品。该成型加工工艺具备高韧性、高精密及其受环境危害小等优势,适用大批量化、规范化的制品生产制造。

1.3.3真空泵热压罐法

真空泵热压罐法是将复合材料的胚料铺装在擦抹脱膜剂的磨具表层,随后先后用出模布、吸胶毡、透气性毡遮盖,并密封性于真空包装袋内,真空泵后放进热压罐内,经高溫、充压、干固等程序流程后,得到 成型产品。该成型加工工艺应用的磨具相对性简易,且生产率较高,适用生产制造大规模单纯性面的蒙皮、墙板和罩壳。

除此之外,树脂基复合材料的成型方式 也有喷涌成型法、压层成型法、热挤压成型法、真空泵倒进法及其纤维盘绕法等。伴随着科技进步的发展趋势,树脂基复合材料的成型加工工艺不断改良和自主创新,复合材料在加工过程中并不是单一地应用某类加工工艺,通常是多种多样加工工艺相互应用,以完成资源分配的较大提升。