日本SMC快换接头(复材应用｜复合材料在汽车上的应用（第四部分）)

Posted 2023-05-28

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日本SMC快换接头(复材应用｜复合材料在汽车上的应用（第四部分）)

四，材料体系与成型工艺

碳纤维复合材料的工艺性和可设计性好，调整CFRP材料的形状、排布、含量，可满足构件的强度、刚度等性能要求，能用模具制造的构件可一次成型，减少紧固件和接头数目，可以大大提高材料利用率。

材料体系方面，汽车工业以大丝束（24k以上）或较大的小丝束（如12k）碳纤维为主，较原航空航天所用的3k纤维便宜30%～40%。至于树脂，汽车工业会用到热固性复合材料（Thermosetting plastic），又会较多的用到热塑性复合材料（Thermoplastic）。热固性基体多以环氧树脂为主，热塑性基体可有多种，如聚丙烯（PP）、聚苯硫醚（PPS）或尼龙（PA），热塑性复合材料的耐环境性和抗冲击性会更好，且可回收利用。其中玻纤毡增强热塑性复合材料GMT（Glass Mat ReinforcedThermoplastic）和长纤维增强热塑性复合材料LFT（long Fiber Thermoplastic），比较多的用于汽车工业中。

图44 热塑性复合材料备胎仓

图45 LFT在汽车上的应用

图46 LFT产品趋势图

图47 LFT在知名汽车品牌上的典型应用1

图48 LFT在知名汽车品牌上的典型应用2

汽车的某些制件特别是内装饰件，还会大量用到生物质纤维或称天然纤维复合材料。增强纤维可有大麻（hemp）、亚麻（flax）、黄麻（jute）等，可与热固性的环氧、酚醛树脂以及热塑性树脂复合形成复合材料，用于汽车内装饰件及外部结构上，如仪表板、车顶、车身板、车门等。应用后可减重10%～30%，具有低成本、易成型、可再生和原材料来源广特点，福特、宝马、奥迪、雷诺、沃尔沃等公司均有应用。加拿大的Motive工业公司甚至用大麻复合材料成功制造了一个整车车体，其强度相当于玻璃钢，但较之质量及成本均有下降。

苏州摩维天然纤维材料有限公司建有天然纤维原料种植基地，拥有2条世界一流的复合材料生产线，以精湛的加工技术与先进的生产设备制得高品质天然麻纤维复合板材，满足了汽车行业轻量化、节能减排、材料可回收利用、无环境污染等要求。

图49 天然麻纤维增强PP汽车仪表板（苏州摩维天然纤维材料有限公司）

德国“大众”旗下的奥迪（Audi）公司展出了一辆Audi Az中型轿车，为减轻其内饰件重量，设计人员选用麻纤维毡增强聚氨酯制造车门内饰板，如下图所示：

图50 奥迪公司麻纤维毡增强聚氨酯车门内饰板

在制造工艺方面，现有的复合材料工艺原则上均可用到汽车工业。但汽车生产具有量大、面广等特点，应特别注意低成本的快速成型方法，航空航天上多采用的热压罐成型工艺，具有设备成本高，成型时间长，能源消耗大等特点，很难在汽车工业应用。

汽车工业应优先采模压（Compression Moulding）成型工艺，RTM（树脂转移模塑成型）技术是世界上公认的低成本复合材料成型技术，发展很快，并已被汽车工业广泛采用。其他常规的成型技术如缠绕、拉挤等也会用到，如气瓶、轴类等零件一般可用缠绕成型。模具以钢和铝合金的为主，航空上常用的复合材料模具成本较高，不适于大批生产的需要。

图51 各型模压成型用压机及SMC机组

图52 各种模压成型汽车件

图53 RTM成型大巴车零部件

（未完待续）