Resumo
Como importante meio de transporte, o carro desempenha um papel importante nas viagens familiares. Nesta fase, com a melhoria da qualidade de vida das pessoas e a maior busca pela qualidade de vida, surgem novas exigências para o desempenho dos automóveis. Para atender às necessidades do público, as empresas automobilísticas realizam ativamente o design e o desenvolvimento de automóveis e trabalham constantemente em materiais, métodos de design e outros aspectos. Hoje em dia, o peso leve do automóvel tornou-se a principal direção do design automotivo, e a realização do objetivo do peso leve do automóvel deve completar a inovação dos materiais, por isso é necessário buscar ativamente materiais com objetivo leve e requisitos de padrão de qualidade no processo de aplicação do desenvolvimento. de componentes estruturais de carrocerias de automóveis. Comparado com os materiais tradicionais, o compósito termoplástico tem melhor desempenho e pode atingir o objetivo de tornar o automóvel leve, por isso tem sido aplicado no desenvolvimento de aplicações de componentes estruturais de carrocerias de automóveis.

palavra-chave
Material compósito termoplástico; Componentes estruturais de carrocerias de automóveis;
Sob o ambiente de desenvolvimento contínuo da tecnologia, a indústria automobilística da China alcançou um rápido desenvolvimento. Resumindo o desenvolvimento sustentável da indústria automóvel chinesa na fase actual, os principais problemas que enfrenta são a segurança energética, a poupança de energia e a redução de emissões. Hoje em dia, o estado introduziu uma série de políticas e regulamentações, o objetivo é limitar o consumo de energia e os indicadores de emissões dos automóveis, e para resolver verdadeiramente o problema do consumo de energia automóvel, ainda é necessário partir do peso leve dos automóveis. As propriedades mecânicas dos materiais compósitos de fibra de carbono são excelentes e sua resistência à fadiga é significativamente melhor do que as condições de densidade dos metais, portanto, os materiais de fibra de carbono devem ser a primeira escolha na prática automotiva leve.
Para resumir o mercado atual, mais de 90% dos automóveis usam sistemas de resina termofixa ao usar materiais compósitos de fibra de carbono, e há problemas no acompanhamento da reciclagem de tais materiais, e os materiais compósitos de fibra de carbono termoplásticos podem ser uma boa solução para isso. problema. As propriedades mecânicas dos compósitos termoplásticos reforçados com fibra contínua são mais notáveis ​​e a moldagem foi alcançada. No entanto, devido às limitações das características do processo, os requisitos de moldagem de algumas estruturas especiais não podem ser cumpridos. Nesta fase, o problema é resolvido principalmente pela moldagem por injeção, mas as propriedades mecânicas dos produtos assim formados não são ideais. O processo de moldagem e o processo de moldagem por injeção têm suas próprias vantagens, se forem combinados, e material compósito termoplástico reforçado com fibra contínua como esqueleto, e depois através de moldagem por injeção para realizar moldagem de estrutura complexa, de modo que o uso de material compósito termoplástico no setor automotivo componentes do corpo serão mais significativos.

1 Material compósito termoplástico
Para fazer pleno uso dos compósitos termoplásticos no processo de projeto e desenvolvimento de componentes de carrocerias de automóveis, é necessário ter um conhecimento e compreensão abrangentes dos compósitos termoplásticos. Por definição, o chamado material compósito termoplástico refere-se ao material compósito feito de resina termoplástica como matriz e várias fibras como materiais de reforço. A classificação dos materiais compósitos termoplásticos é analisada. De acordo com as propriedades da matriz de resina e do compósito, os materiais compósitos termoplásticos são divididos principalmente em duas categorias: (1) Materiais compósitos de alto desempenho, que são reforçados com excelentes resinas termoplásticas de alto desempenho de fibra, como fibra de carbono, fibra de aramida, polifenileno sulfeto, etc., são materiais compósitos de alto desempenho, que possuem alta resistência específica e módulo específico e podem ser usados ​​por um longo tempo acima de 200 ℃. (2) materiais compósitos de uso geral referem-se a resinas termoplásticas que geralmente são reforçadas por fibras de vidro e produtos, como PP, PE, PVC, etc., que são atualmente amplamente utilizados.

Na prática, é necessário enfatizar o uso eficaz de materiais compósitos termoplásticos, mas também compreender as características dos materiais compósitos termoplásticos. De acordo com a pesquisa prática atual, os compósitos termoplásticos possuem seis características: (1) sua densidade é pequena, a resistência é alta e as propriedades mecânicas são mais superiores. (2) Com designabilidade de desempenho. Em comparação com os compósitos termofixos, existem mais tipos de resinas termoplásticas e a gama de opções é maior, por isso tem melhor designabilidade. Além disso, as propriedades físicas e químicas dos compósitos termoplásticos podem ser alcançadas com base em requisitos específicos através de uma seleção razoável de materiais e utilização do processo. (3) Boa resistência ao calor. A resistência ao calor dos materiais compósitos termoplásticos é geralmente mantida em cerca de 100 ° C, mas a temperatura de uso dos materiais termoplásticos depois de reforçados com fibra de vidro aumentará bastante. Hoje em dia, os compósitos termoplásticos de alto desempenho utilizados na prática podem aquecer até mais de 250°C. (4) Resistência à corrosão química. A resistência à corrosão química dos materiais compósitos está intimamente relacionada às características do material base. Existem mais tipos de resinas termoplásticas com melhor resistência à corrosão, portanto, na prática, resinas termoplásticas com melhor resistência à corrosão podem ser selecionadas como material de base. Desta forma, a resistência à corrosão química dos materiais compósitos termoplásticos será significativamente melhorada. (5) Propriedades elétricas. As propriedades elétricas dos materiais compósitos estão relacionadas às propriedades da matriz resinosa e dos materiais de reforço, portanto o projeto de desempenho pode ser realizado com base nos requisitos de uso na prática. (6) Desempenho de processamento. O desempenho do processo do material compósito termoplástico é obviamente melhor do que o do material compósito termofixo e pode realizar moldagem múltipla e também pode realizar a reciclagem de resíduos.

2. Aplicação e desenvolvimento de materiais compósitos termoplásticos em peças estruturais de carrocerias automotivas
A partir dos resultados da análise acima, as vantagens dos materiais compósitos termoplásticos são muito proeminentes, e sua aplicação e desenvolvimento em peças estruturais de carrocerias automotivas certamente resolverão o problema do automóvel leve, portanto, discuta ativamente a aplicação específica e o desenvolvimento de materiais compósitos termoplásticos, o que tem um significado orientador positivo para a solução de problemas práticos. A seguir está um resumo da aplicação e desenvolvimento de materiais compósitos termoplásticos combinados com a prática.
2.1 Projeto de seleção de viga de assento moldada - moldada
Tomando como exemplo um carro de tamanho médio, a viga do seu assento é composta principalmente por três partes, que são a viga transversal dianteira do banco dianteiro, a viga transversal traseira do banco dianteiro e a viga transversal do banco traseiro. A título de exemplo, analisa-se a travessa traseira do banco dianteiro, que é composta principalmente por três partes, incluindo o corpo da travessa, o reforço lateral esquerdo e o reforço lateral traseiro. A estrutura da peça é uma estrutura de chapa tradicional, ou seja, 3 peças de chapa independentes são soldadas entre si, e a conexão com a sede é realizada por meio de junta aparafusada. É uma estrutura típica de viga corporal e sua massa total é de 1,85 kg.
A estrutura do compósito molde-injeção é analisada. Para garantir as propriedades de interface entre a camada moldada e a camada de injeção, o mesmo sistema de resina precisa ser utilizado na área moldada e na área de acomodação. De acordo com a análise de algumas resinas termoplásticas comumente usadas, a popularidade de alguns materiais é relativamente baixa, que não consegue atender aos requisitos específicos de preenchimento de moldes no processo de moldagem por injeção, e o custo do material é alto, então o escopo não é mais considerado. A análise comparativa de materiais com bom desempenho de fluxo mostra que o PA6 tem o maior desempenho de custo e pode atender às necessidades reais de peças automotivas em todos os aspectos de desempenho, portanto o PA6 pode ser usado como material de resina preferido.
Na seleção de fibras reforçadas, as principais fibras de vidro e fibra de carbono comumente utilizadas. Considerando do ponto de vista do custo, o preço da fibra de vidro é relativamente baixo, mas o seu módulo de tração também é relativamente baixo. Comparada com a fibra de vidro, a resistência e o módulo da fibra de carbono são muito altos, mas seu preço é muito alto, por isso não atende aos requisitos de controle de custos automotivos. Em comparação com as propriedades de diferentes compósitos reforçados com fibra, a resistência à tração do PV6 reforçado com fibra de vidro é muito maior do que a da chapa metálica original, mas seu módulo de tração é inferior a um terço do do aço. Com base nas condições de projeto de rigidez igual, a espessura das peças é aumentada para mais de 3 vezes a espessura da chapa original, o que pode resolver o problema do módulo de tração, mas não pode atender às necessidades de leveza. Quando a fibra de carbono é considerada neste momento, todos os problemas podem ser resolvidos. Ressalta-se que o custo da fibra de carbono é muito alto, portanto não é a melhor solução, pode-se considerar a forma de reforço estrutural para melhorar o desempenho das peças, com base nisso, em maior medida para substituir o PV6 reforçado com fibra contínua material, pode atingir o objetivo de redução de peso e redução de custos. Com base no objetivo específico, o PV6 é selecionado como material principal das peças quando as condições de rigidez são atendidas, e um pouco de fibra de carbono é misturada para fortalecer os materiais PV6, o que pode melhorar a rigidez geral das peças. Depois que o material é determinado, a nervura de injeção de fibra de vidro-PV6 é usada para fazer um suplemento de rigidez local, para que o esquema de seleção de material da viga de assento de injeção de molde possa ser determinado.
2.2 Moldagem - Projeto estrutural da viga de assento de injeção
É analisado o projeto estrutural da viga de assento moldada - injeção, que inclui principalmente projeto integrado, projeto de espessura variável e projeto de estrutura de conexão, a seguir está o conteúdo específico.
O primeiro é o design de integração. A análise das peças metálicas originais da viga do assento mostra que ela é composta principalmente pelo corpo principal da viga, o reforço do lado esquerdo e o reforço do lado direito, e também inclui 2 porcas de soldagem e 1 reforço de soldagem. É analisado o modo de conexão entre cada peça, que é a soldagem. Quando alterada para a estrutura composta de injeção de molde, as seis peças originais que precisam ser feitas separadamente serão simplificadas em uma só peça. Durante a moldagem por injeção, a porca pode ser embutida na peça. Análise do projeto integrado, a parte superior da viga é uma estrutura moldada, sua principal função e carga, ao mesmo tempo que se conecta com as partes circundantes. A parte inferior da viga é uma estrutura moldada por injeção, que reforça a rigidez do componente.
O segundo é o design de espessura variável. A principal maneira de fazer o projeto de espessura variável da viga de assento composta é aumentar a espessura da disposição após o uso da estrutura composta para atender aos requisitos de desempenho. Na área intermediária da viga, o componente principal é o corpo da viga, que é uma estrutura de chapa de aço de camada única com rigidez relativamente baixa, de modo que a espessura da disposição pode ser reduzida, o que pode atingir o objetivo de redução da qualidade do material e controle de custo. A massa total da viga composta foi dosada através do projeto de espessura variável, e era de apenas 1,23kg, em comparação com a chapa metálica original, o peso foi reduzido em mais de 30%.
Por fim, o desenho da estrutura de ligação. Após ser substituída por materiais compósitos, a viga do assento não pôde ser soldada ao piso e às partes adjacentes, por isso foi colada. É analisado o método de conexão adesiva, que não só tem um bom efeito no desempenho da conexão estrutural das peças, mas também tem um bom efeito no isolamento da interface de materiais compósitos e aço, o que pode efetivamente reduzir o risco de corrosão eletroquímica no parte de contato do CFRP e do aço. Além disso, a camada de borracha também pode desempenhar um papel sinérgico, o que tem um significado positivo na redução do ruído dentro da carroceria do carro.

3. Aplicação e desenvolvimento de materiais compósitos termoplásticos em peças estruturais de carrocerias automotivas
Os resultados obtidos com a aplicação e desenvolvimento de materiais compósitos termoplásticos em peças estruturais de carrocerias de automóveis precisam ser comparados por meio de análises de testes. De acordo com alguns resultados de testes atualmente, seus efeitos refletem-se principalmente nos seguintes aspectos.

3.1 Controle de custos do desenvolvimento automobilístico
No processo de pesquisa e desenvolvimento automobilístico, o alto custo tem preocupado as empresas automobilísticas. Em todo o processo de pesquisa e desenvolvimento automotivo, a seleção e utilização de materiais têm um impacto importante no controle de custos. A estrutura tradicional de chapa metálica é eficaz no controle de custos automotivos, mas o uso de chapa metálica é difícil para atender à meta atual de leveza do design de automóveis. O uso de materiais compósitos de fibra de carbono na produção de automóveis pode não apenas melhorar o desempenho geral das peças automotivas, mas também atingir a meta de tornar os automóveis leves, mas o custo dos materiais compósitos de fibra de carbono é muito alto, excedendo os padrões de controle de custos das empresas. Com base na realização de metas de controle de custos automotivos e leveza, ênfase no uso de materiais compósitos termoplásticos e atenção ao uso específico de moldagem - métodos de moldagem por injeção, de modo que uma pequena quantidade de fibra de carbono nos materiais compósitos termoplásticos em geral possa melhorar o desempenho geral das peças, mas também para atingir o objetivo de leveza. Pode-se dizer que o efeito dos compósitos termoplásticos no controle de custos automotivos é significativo.

Efeito de desempenho do automóvel
O desempenho específico das peças estruturais da carroceria do automóvel projetadas e desenvolvidas usando materiais compósitos termoplásticos é testado. A partir dos resultados dos testes, existem diferenças relativamente grandes entre o desempenho das peças estruturais e o desempenho das peças de chapa metálica, e é óbvio que o desempenho das peças estruturais da carroceria de automóveis projetadas e desenvolvidas usando materiais compósitos termoplásticos é mais superior . Isto mostra que as vantagens dos compósitos termoplásticos são muito óbvias e as vantagens de desempenho dos seus produtos também são muito significativas, o que estabelece uma base sólida para a ampla promoção e utilização de compósitos termoplásticos na indústria automóvel.

Manuseio de materiais
No processo de produção e processamento de peças estruturais de carrocerias de automóveis, alguns resíduos aparecerão inevitavelmente devido à influência da tecnologia. Se esses resíduos puderem ser efetivamente reciclados e utilizados, eles poderão “transformar resíduos em tesouros”. O uso específico de materiais compósitos termoplásticos é analisado. Comparado com materiais compósitos termoendurecíveis, este tipo de material tem um ciclo de cura mais curto e é mais fácil de coletar. Portanto, na prática, os materiais compósitos termoplásticos podem realizar reciclagem e reutilização centralizadas, o que tem um significado positivo para a resolução de resíduos e outros problemas, e também tem um efeito significativo no controle de custos das empresas automobilísticas.
Em resumo, os testes nesta fase mostram que o desempenho dos compósitos termoplásticos é muito superior, por isso tem uma aplicação muito importante na área de transportes, aeroespacial e assim por diante. Combinado com a atual prática de desenvolvimento da indústria de transportes, o desenvolvimento e utilização de materiais compósitos termoplásticos baseados no objetivo de leveza dos automóveis, especialmente no processo de projeto e desenvolvimento de peças estruturais de carrocerias de automóveis, enfatizando a utilização de materiais compósitos termoplásticos, e comparando o efeito real da aplicação de materiais compósitos termoplásticos, que pode fornecer referência e orientação para a promoção e uso contínuo de materiais. Assim, o valor de aplicação dos materiais compósitos termoplásticos pode ser melhor aproveitado.