Inovacija materijala za šasije inteligentnih vozila

Konkurencija lakih vozila među novim energetskim vozilima proširila se s unutarnjih i vanjskih dijelova karoserije vozila na osnovne strukturne komponente ovjesa šasije. Kao ključni dijelovi koji preuzimaju-podnošenje opterećenja, apsorpciju udara i funkcije rukovanja cijelim vozilom, ovjesi igraju odlučujuću ulogu u performansama vožnje.

 

JMJT MOLD CHIAN,visoko{0}}tehnološko poduzeće specijalizirano za istraživanje i razvoj automobilskih kompozitnih materijala, postiglo je-svestrane inovacije u strukturi kalupa, kontroli temperature i sustavima za pozicioniranje vlakana. Njegova rješenja postižu savršenu ravnotežu između ultra-visoke krutosti, laganog dizajna, otpornosti na udarce i kontrole troškova masovne proizvodnje, pružajući održiva rješenja kalupa za masovnu-proizvodnju za ovjese šasija svih vrsta novih energetskih vozila.

 

Ograničenja ovjesa s jednim-vlaknom za-tloaze proizvođača vozila punog asortimana

 

· Ovjesi od polimera ojačanih ugljičnim vlaknima (CFRP).

Prednosti:Izvanredna specifična čvrstoća i modul. Smanjuju težinu čeličnih ovjesa za 50%–60%, drastično smanjujući neopruženu masu za brži odziv šasije. Uz izvrsnu dugotrajnu-otpornost na zamor od vibracija i skoro-nulti koeficijent toplinskog širenja, održavaju stabilne dimenzije pri visokim i niskim temperaturama.

Nedostaci:Sirovine od ugljičnih vlakana koštaju 5 do 8 puta više od staklenih vlakana, povećavajući troškove nabave komponenti za -primenu u vozilima velikih razmjera. Materijal je krhak i sklon cjelovitom pucanju pod manjim sudarima, što dovodi do visokih troškova održavanja. Tvrda vlakna od karbonskih vlakana uzrokuju jaku abraziju u šupljinama kalupa; obični kalupi trpe dimenzionalna odstupanja nakon samo 300.000 snimaka, što rezultira visokim troškovima održavanja tijekom masovne proizvodnje. Takvi su ovjesi prikladni samo za-vozila vrhunskih performansi i ne mogu se široko primijeniti u masovnim-tržištima osobnih automobila.

 

· Suspenzije od polimera ojačanih staklenim vlaknima (GFRP).

 

Prednosti:Troškovi sirovina su niski, otprilike jedna-petina karbonskih vlakana. Materijal ima izvrsnu tečnost tijekom kalupljenja, uzrokuje minimalno trošenje kalupa i pruža izvanrednu apsorpciju energije udarca. U sudarima, raslojavanje vlakana raspršuje udarnu silu, sprječavajući potpuni lom strukture. Idealan je za masovnu proizvodnju kompaktnih baterijskih električnih vozila i gospodarskih vozila s novom energijom.

 

Nedostaci: ograničena krutost i potencijal male težine. GFRP ovjesi teže preko 35% više od ovjesa od karbonskih vlakana istog volumena. Sklone su deformacijama savijanja pod teškim opterećenjima ili agresivnom vožnjom, a može doći do odvajanja vlakana nakon dugotrajnog-putovanja po neravnim mjestima, ne ispunjavajući zahtjeve upravljanja šasijom vrhunskih-vozila.

 

Protiv ove pozadine,hibridne karbonske{0}}ovjese od staklenih vlakanapojavili su se kao optimalno industrijsko rješenje. Ugljična vlakna položena su na glavna naprezna rebra i priključne točke ovjesa kako bi se osigurala čvrsta potpora i maksimalno smanjenje težine, dok staklena vlakna čine glavno tijelo ovjesa kako bi se poboljšala ukupna udarna žilavost i smanjili troškovi sirovina. Međutim, ugljična vlakna i staklena vlakna drastično se razlikuju u gustoći, stopi skupljanja, močivosti smole i ponašanju tečenja u sloju. Konvencionalni univerzalni kalupi proizvest će fatalne nedostatke kao što su raslojavanje vlakana, djelomični nedostatak materijala, iskrivljenje kalupa i odvajanje sučelja. Stoga su posebni kalupi za oblikovanje postali usko grlo koje ograničava implementaciju inovacija materijala.

 

 

II. Osnovne tehnologije posebnih kalupa za oblikovanje hibridnih suspenzija od karbonskih-staklenih vlakana

 

Fokusirajući se na dvije glavne komponente šasije, naime na kontrolne poluge ovjesa i kompozitne lisnate opruge, JMJT Mold CHINA dovršio je potpunu tehničku iteraciju hibridnih kalupa od vlakana i riješio sve tehničke izazove tijekom procesa ko-oblikovanja karbonskih i staklenih vlakana.

 

1. Particionirani unaprijed instalirani umeci za pozicioniranje

Odvojivi prorezi za pozicioniranje ugljičnih vlakana ugrađeni su u zone-nošenja naprezanja šupljine kalupa za ovjes, dok su stanice za postavljanje preformi od staklenih vlakana rezervirane u području glavne šupljine. Mehaničke granične strukture unutar kalupa precizno zaključavaju položaje dvaju vlakana, eliminirajući miješani protok i raslojavanje karbonskih vlakana i staklenih vlakana tijekom oblikovanja. Simulirane su putanje naprezanja vlakana u radnim uvjetima suspenzija pri udaru i ekstruziji. Slojeviti lepeza-oblikovani divergentni vodilice usvojeni su za vrata kalupa kako bi se uravnotežila razlika u brzini protoka punjenja između dvaju vlakana. Nakon kalupljenja, ujednačenost raspodjele vlakana unutar suspenzije je povećana za 96%, potpuno eliminirajući lomove naprezanja i nedostatke izbjeljivanja površine, a fluktuacije mehaničkih svojstava komponenti kontrolirane su unutar ±3%.

 

2. Neovisni zonski zatvoren-sustav kontrole temperature

Koeficijenti toplinskog širenja karbonskih vlakana i staklenih vlakana razlikuju se za gotovo 40%. Kao dugo{2}}veličine posebnih-oblikovanih strukturnih dijelova, ovjesi su vrlo skloni savijanju i torzijskim deformacijama tijekom hlađenja nakon kalupljenja, što izravno narušava točnost montaže čahura. Kalup usvaja nezavisni dizajn upravljanja temperaturom u-krugu ulja: dva odvojena modula za cirkulaciju vrućeg ulja opremljena su za zone ojačane ugljičnim vlaknima i glavne zone od staklenih vlakana respektivno, s temperaturnom razlikom šupljine kalupa koja se precizno kontrolira unutar ±0,5 stupnjeva kako bi odgovarala različitim zahtjevima temperature stvrdnjavanja karbonskih vlakana i staklenih vlakana. Supstrat šupljine kalupa je prethodno-očvrsnuti čelik 718H, a nano-keramički-prevlake otporne na habanje raspršuju se na trenju-područja podložna stresu. Ovo ne samo da nadoknađuje razliku u skupljanju pri hlađenju između dvaju vlakana, već također uvelike smanjuje abraziju šupljine kalupa uzrokovanu tvrdim karbonskim vlaknima, omogućujući stabilnu masovnu proizvodnju od više od 1,2 milijuna komada po setu kalupa.

 

3. Više{1}}stupanjsko vakuumsko prozračivanje i visoko{2}}tlačni sustav ubrizgavanja smole

Upravljačke poluge ovjesa i kompozitne lisnate opruge općenito imaju debljinu stjenke u rasponu od 8 mm do 15 mm. Naslagana hibridna vlakna uvelike otežavaju impregnaciju smolom, što lako dovodi do unutarnjih pora i odvajanja na međusklopu vlakana-smole, što rezultira zamornim lomom komponenti šasije. Kalup je opremljen s tri razine otvora za ventilaciju (glavni, sekundarni i mikro), a pumpanje podtlaka pod punim vakuumom provodi se prije stezanja kalupa. Sustav ubrizgavanja koristi protustrujno mješovito ubrizgavanje pod visokim tlakom od 1–6 MPa, omogućavajući smoli da brzo prodre u slojeve ugljika i staklenih vlakana. Poroznost oblikovanih dijelova je manja od 0,3%, a otpornost na udar povećana je za 45% u usporedbi s dijelovima izrađenim putem tradicionalnih kalupa, u potpunosti prolazeći test sigurnosti pulsirajućeg zamora šasije od 300.000 ciklusa.

 

Integrirana struktura kalupa s ugrađenim metalnim čahurama

Točke pričvršćivanja čahura na oba kraja ovjesa služe kao područja-nosivosti jezgre. Kalup je opremljen ugrađenim-umetcima za automatsko pozicioniranje za čahure, koji omogućuju izravno umetanje metalnih čahura tijekom postavljanja predformi od vlakana. Hibridna karbonska-staklena vlakna su kompresijski-livena u jednom koraku, tvoreći bešavnu vezu između čahura i kompozitne podloge nakon kalupljenja. Nisu potrebni naknadni postupci-pričvršćivanja ili lijepljenja. Vrijeme obrade za jedan dio smanjeno je za 60%, s pogreškom dimenzija sklopa kontroliranom unutar manje od ili jednako 0,02 mm, zadovoljavajući standarde automatske linije za sklapanje OEM-a za vozila.

 

 

III. Industrijska suradnja-potaknuta kalupom

Kao proizvođač kalupa, Taizhou Huangyan Jiutai Mold Co., Ltd. ide dalje od puke isporuke alata. Izgradio je-sustav usluga na jednom mjestu koji pokriva "podudaranje formule materijala – prilagođeni razvoj kalupa – probnu provjeru kalupa – prijenos procesa masovne proizvodnje".

 

Tvrtka upravlja -internom radionicom za ispitivanje kompozitnih materijala opremljenom prešama za tonažno prešanje i-opremom za injekcijsko prešanje velikom brzinom. Može dovršiti potpuno-uzorkovanje procesa, ispitivanje mehaničkih performansi i provjeru dimenzija hibridnih komponenti od karbonskih-staklenih vlakana, skraćujući cikluse razvoja novih proizvoda za proizvođače automobila za 30%.

 

Tvrtka je razvila tehnologije kalupa za termoplastične kompozite koji se mogu reciklirati kako bi se uskladila s trendom ni-ugljičnog kružnog gospodarstva. Formirani hibridni dijelovi od karbonskih-staklenih vlakana mogu se reciklirati i ponovno proizvoditi pod visokim temperaturama, pomažući proizvođačima vozila u postizanju ciljeva smanjenja emisije ugljika i neutralnosti ugljika.

 

Osim toga, kako se automobilska šasija bude razvijala prema inteligenciji i integraciji, ovjesi od staklenih vlakana i karbonskih vlakana postupno će uključivati ​​senzorske funkcije. Senzori od optičkih vlakana, mjerači naprezanja i druge komponente mogu se ugraditi tijekom oblikovanja kompozita za praćenje-podataka u stvarnom vremenu kao što su naprezanje i vibracije ovjesa, podržavajući inteligentnu vožnju i aktivnu kontrolu ovjesa te dodatno poboljšavajući sigurnost vozila i performanse upravljanja.

 

 

Ovjesi od staklenih vlakana usredotočeni su na troškovne prednosti-životnog-ciklusa, zadovoljavajući sveobuhvatne zahtjeve masovnog{2}}tržišta vozila za laganim dizajnom, pouzdanošću i kontrolom troškova. Ovjesi od ugljičnih vlakana imaju vrhunske performanse, osnažujući-visoka i nova energetska vozila za postizanje-svestranih poboljšanja u upravljanju, dometu vožnje i udobnosti vožnje. S diferenciranim tržišnim pozicioniranjem, dvije vrste ovjesa zajedno unapređuju transformaciju materijala automobilske šasije od konvencionalnog čelika do kompozita.

 

Krećući se naprijed, sa stalnim napretkom u tehnologijama materijala i procesima oblikovanja, ovjesi od staklenih vlakana razvijat će se prema višim performansama, ovjesi od ugljičnih vlakana postići će napredak u smanjenju troškova, a hibridni kompozitni materijali postat će optimalan izbor za vozila srednje-klase. Tri materijalna rješenja zajedno će tvoriti raznovrsni krajolik materijala za automobilske šasije, isporučujući-krojena rješenja za vozila svih razina i pokrećući održivi razvoj automobilske industrije prema laganoj, visoko{3}}učinkovitoj i ekološki-prijateljskoj proizvodnji.