Inovacija inteligentnih materijala šasije vozila

Lagana konkurencija među vozilima nove energije proširila se sa unutrašnjih i vanjskih dijelova karoserije vozila na osnovne strukturne komponente ovjesa šasije. Kao osnovni dijelovi koji preuzimaju funkciju-nosivosti, apsorpcije udara i upravljanja cijelim vozilom, ovjesi igraju odlučujuću ulogu u performansama vožnje.

 

JMJT MOLD CHIAN,visoko-poduzeće specijalizovano za istraživanje i razvoj kalupa za automobilske kompozitne materijale, postiglo je sve-inovacije u strukturi kalupa, kontroli temperature i sistemima za pozicioniranje vlakana. Njegova rješenja postižu savršenu ravnotežu između ultra-visoke krutosti, laganog dizajna, otpornosti na udarce i kontrole troškova masovne proizvodnje, isporučujući održiva rješenja kalupa za masovnu{4}}proizvodnju za ovjese šasije svih tipova novih energetskih vozila.

 

Ograničenja jedno-ovjesa od vlakana za rasporede proizvođača vozila punog dometa-

 

· Suspenzije polimera ojačanog karbonskim vlaknima (CFRP).

Prednosti:Izuzetna specifična snaga i modul. Oni smanjuju težinu čeličnih ovjesa za 50% – 60%, drastično smanjujući neopruženu masu za brži odziv šasije. Uz odličnu dugotrajnu-otpornost na zamor od vibracija i skoro{5}}koeficijent toplinske ekspanzije, održavaju stabilne dimenzije pod visokim i niskim temperaturama.

Nedostaci:Sirovine od karbonskih vlakana koštaju 5 do 8 puta više od staklenih vlakana, što povećava troškove nabavke komponenti za-primenu velikih vozila. Materijal je krhak i sklon integralnom pucanju pri manjim sudarima, što dovodi do visokih troškova održavanja. Tvrdi filamenti od karbonskih vlakana uzrokuju ozbiljnu abraziju na šupljinama kalupa; obični kalupi trpe odstupanja u dimenzijama nakon samo 300.000 udaraca, što rezultira visokim troškovima održavanja tokom masovne proizvodnje. Takvi ovjesi su prikladni samo za vozila visokih{8}}vozila i ne mogu biti široko prihvaćeni u putničkim automobilima masovnog{9}}tržišta.

 

· Suspenzije polimera ojačanog staklenim vlaknima (GFRP).

 

Prednosti:Troškovi sirovina su niski, otprilike jedna-petina karbonskih vlakana. Materijal ima odličnu tečnost tokom oblikovanja, uzrokuje minimalno habanje kalupa i pruža izvanrednu apsorpciju energije udara. U sudarima, raslojavanje vlakana raspršuje udarnu silu, sprečavajući potpuni lom strukture. Idealan je za masovnu proizvodnju kompaktnih akumulatorskih električnih vozila i novih energetskih komercijalnih vozila.

 

Nedostaci: Ograničena krutost i potencijal male težine. GFRP suspenzije teže preko 35% više od ovjesa od karbonskih vlakana iste zapremine. Oni su skloni deformaciji savijanja pod velikim opterećenjima ili agresivnom vožnjom, a odvajanje vlakana može doći nakon dugotrajnog-neravnog putovanja, ne ispunjavajući zahtjeve rukovanja šasijom vrhunskih-vozila.

 

Na ovoj pozadini,hibridne karbonske-ovjese od staklenih vlakanasu se pojavile kao optimalno industrijsko rješenje. Ugljična vlakna su postavljena na glavnim rebrima za naprezanje i spojnim točkama čahura suspenzije kako bi se pružila kruta potpora i maksimalno smanjenje težine, dok staklena vlakna čine glavno tijelo suspenzije kako bi se poboljšala ukupna udarna žilavost i smanjili troškovi sirovina. Međutim, karbonska i staklena vlakna se drastično razlikuju po gustoći, stopi skupljanja, kvašenju smole i ponašanju tečenja. Konvencionalni univerzalni kalupi će proizvesti fatalne defekte kao što su raslojavanje vlakana, djelomični nedostatak materijala, iskrivljenje kalupa i odvajanje interfejsa. Stoga su posebni kalupi za oblikovanje postali usko grlo koje ograničava implementaciju inovacija materijala.

 

 

II.Osnovne tehnologije specijalnih kalupa za oblikovanje hibridnih ugljičnih-ovjesa od staklenih vlakana

 

Fokusirajući se na dvije glavne komponente šasije, a to su kontrolne ruke ovjesa i kompozitne lisnate opruge, JMJT Mold CHINA je završio potpunu tehničku iteraciju kalupa od hibridnih vlakana i riješio sve tehničke izazove tokom procesa su{0}}koformiranja karbonskih vlakana i staklenih vlakana.

 

1. Particionirani unaprijed instalirani umetci za pozicioniranje

Prorezi za pozicioniranje od karbonskih vlakana koji se mogu ukloniti ugrađeni su u zone naprezanja-nose u šupljini kalupa za suspenziju, dok su stanice za postavljanje predformi od staklenih vlakana rezervisane u području glavne šupljine. Mehaničke ograničavajuće strukture unutar kalupa precizno zaključavaju položaje polaganja dva vlakna, eliminišući mješoviti protok i raslojavanje karbonskih i staklenih vlakana tokom oblikovanja. Simulirane su trajektorije naprezanja vlakana pod radnim uslovima suspenzija na udaru i ekstruziji. Slojeviti divergentni kliznici u obliku ventilatora- su usvojeni za kapije kalupa kako bi se uravnotežila razlika u brzini protoka punjenja između dva vlakna. Nakon oblikovanja, ujednačenost distribucije vlakana unutar suspenzije se povećava za 96%, potpuno eliminišući lomove naprezanja i defekte izbjeljivanja površine, a fluktuacija mehaničkih svojstava komponenti je kontrolirana unutar ±3%.

 

2. Nezavisni zonirani zatvoreni-sistem za kontrolu temperature

Koeficijenti toplinske ekspanzije karbonskih i staklenih vlakana razlikuju se za skoro 40%. Budući da su strukturalni dijelovi duge-veličine specijalne-obličene, suspenzije su vrlo sklone savijanju i torzijskoj deformaciji tokom hlađenja nakon oblikovanja, što direktno narušava tačnost montaže čahure. Kalup ima neovisni uljni{5}}kolo zonirani dizajn za kontrolu temperature: dva odvojena modula za cirkulaciju vrućeg ulja za fiber fiber za cirkulaciju vrućeg ulja respektivno, sa temperaturnom razlikom šupljine kalupa kontrolisanom precizno unutar ±0,5 stepeni kako bi se uskladili sa različitim zahtevima temperature očvršćavanja karbonskih i staklenih vlakana. Podloga za šupljinu kalupa je 718H prethodno kaljeni čelik, a nano-keramički premazi otporni- na habanje se nanose na područja sklona trenju-. Ovo ne samo da nadoknađuje razliku u skupljanju pri hlađenju između dva vlakna, već i značajno smanjuje abraziju šupljine kalupa uzrokovanu tvrdim karbonskim vlaknima, omogućavajući stabilnu masovnu proizvodnju od više od 1,2 miliona komada po setu kalupa.

 

3. Više-stepeni vakuum ventilacija i sistem za ubrizgavanje smole pod visokim-pritiskom

Kontrolne ruke ovjesa i kompozitne lisnate opruge općenito imaju debljinu stijenke u rasponu od 8 mm do 15 mm. Složena hibridna vlakna uvelike povećavaju poteškoće impregnacije smolom, što lako dovodi do unutrašnjih pora i odvajanja na sučelju vlakna-smole, što rezultira lomom komponenti šasije od zamora. Kalup je opremljen sa tri nivoa otvora za ventilaciju (glavni, sekundarni i mikro), a pre stezanja kalupa implementirano je puno vakuumsko pumpanje podtlaka. Sistem za injektiranje prihvata mešano protivstrujno ubrizgavanje pod visokim pritiskom od 1-6 MPa, omogućavajući smoli da brzo prodre u slojeve ugljenika i staklenih vlakana. Poroznost oblikovanih dijelova je manja od 0,3%, a otpornost na udar je povećana 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

Tačke za montažu čaura na oba kraja ovjesa služe kao područja za opterećenje jezgra{0}}. Kalup je opremljen sa ugrađenim-umetcima za automatsko pozicioniranje za čahure, koji omogućavaju direktno ugradnju metalnih čaura prilikom polaganja vlaknastih predformi. Hibridna karbonska-staklena vlakna se kompresijom-u oblikuju u jednom koraku, formirajući bešavnu vezu između čaura i kompozitne podloge nakon oblikovanja. Nisu potrebni naknadni procesi -ugradnje ili lijepljenja. Vrijeme obrade za jedan dio je smanjeno za 60%, s greškom u montaži koja se kontrolira unutar manje od ili jednakih 0,02 mm, što zadovoljava standarde automatske linije za montažu OEM-a vozila.

 

 

III.Uzvodna i nizvodna industrijska saradnja vođena kalupima

Kao proizvođač kalupa, Taizhou Huangyan Jiutai Mold Co., Ltd. ide dalje od pukog isporuke alata. Izgradio je sistem usluga na jednom{3}}u koji pokriva „usklađivanje formule materijala – prilagođeni razvoj kalupa – probna provjera kalupa – prijenos procesa masovne proizvodnje“.

 

Kompanija vodi-probnu radionicu kompozitnih materijala opremljenu presama za brizganje u tonaži i-opremom za brizganje velike brzine. Može da završi kompletno-uzorkovanje procesa, testiranje mehaničkih performansi i verifikaciju dimenzija hibridnih karbonskih{4}}komponenti od staklenih vlakana, smanjujući cikluse razvoja novih proizvoda za proizvođače automobila za 30%.

 

Firma je razvila tehnologije kalupa za termoplastične kompozite koji se mogu reciklirati kako bi se uskladila s trendom cirkularne ekonomije niske{0}}ugljične mase. Formirani hibridni dijelovi od karbonskih-staklenih vlakana mogu se reciklirati i ponovo proizvoditi pod visokim temperaturama, pomažući proizvođačima vozila da postignu maksimalni nivo ugljika i ciljeve smanjenja emisija ugljične neutralnosti.

 

Osim toga, kako se automobilska šasija razvija prema inteligenciji i integraciji, ovjesi od staklenih i karbonskih vlakana postupno će uključivati ​​funkcije senzora. Senzori optičkih vlakana, mjerači naprezanja i druge komponente mogu se ugraditi tokom kompozitnog oblikovanja kako bi se pratili podaci 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 usredsređeni su na prednosti punog-životnog-životnog ciklusa, zadovoljavajući sveobuhvatne zahtjeve vozila masovnog{2}}tržišta za laganim dizajnom, pouzdanošću i kontrolom troškova. Ovjesi od karbonskih vlakana odlikuju se vrhunskim performansama, osnažujući vrhunska-vozila s novom energijom 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.

 

Idući naprijed, uz kontinuirani napredak u tehnologijama materijala i procesima oblikovanja, ovjesi od staklenih vlakana će se razvijati prema većim performansama, ovjesi od karbonskih vlakana će postići napredak u smanjenju troškova, a hibridni kompozitni materijali će postati optimalan izbor za vozila srednje{0}}klase. Ova tri materijalna rješenja će zajedno formirati raznolik krajolik materijala za automobilske šasije, pružajući prilagođena-rješenja za vozila svih nivoa i usmjeravajući održivi razvoj automobilske industrije prema laganoj,-efikasnoj i ekološki-proizvodnji.