汽車(chē)輕量化研究復(fù)合材料PPT課件

1、目目 錄錄復(fù)合材料在乘用車(chē)上應(yīng)用1 1復(fù)合材料優(yōu)勢(shì)分析與技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)2 2復(fù)合材料應(yīng)用中技術(shù)問(wèn)題與探討3 3第1頁(yè)/共22頁(yè)在歐盟2000/53/EC指令（ELV）已明確要求，針對(duì)M1、N1類(lèi)車(chē)2015年整車(chē)回收利用率要達(dá)到95%。 我國(guó)也將在2013年實(shí)施的汽車(chē)回收利用法規(guī)中，要求M1、N1類(lèi)整車(chē)回收利用率85%。我國(guó)也將在2013年實(shí)施的汽車(chē)回收利用法規(guī)中，要求M1、N1類(lèi)整車(chē)回收利用率85%。為了滿(mǎn)足汽車(chē)回收法規(guī)要求，乘用車(chē)企業(yè)普遍采用熱塑性復(fù)合材料，如玻纖增強(qiáng)的PP、PA材料2014年汽車(chē)復(fù)合材料應(yīng)用研討會(huì)第2頁(yè)/共22頁(yè) 目前汽車(chē)常選用玻纖增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料，其中以長(zhǎng)纖維玻纖復(fù)合材料

2、為主。0.00.20.40.60.81.01.20.11.010.0100.0Length (mm )Normallised Property LevelM odulusStrengthIm pactProcessingShort Fiber InjectionLGF PPLong FiberInjectionLong FiberCompressionDLFT & GMTContinuousFiberSource: innovation for living composite solutions2014年汽車(chē)復(fù)合材料應(yīng)用研討會(huì)第3頁(yè)/共22頁(yè) 涉及前端模塊、側(cè)門(mén)模塊、后尾門(mén)骨架、備胎

3、艙、座椅骨架、儀表板骨架、頂棚、底護(hù)板和發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋等部件2014年汽車(chē)復(fù)合材料應(yīng)用研討會(huì)第4頁(yè)/共22頁(yè)目前，國(guó)內(nèi)普遍選用機(jī)蓋板、保險(xiǎn)杠、后備門(mén)、傳動(dòng)軸等部件，開(kāi)展碳纖維應(yīng)用。選用環(huán)氧樹(shù)脂基材料，以RTM、真空導(dǎo)入等工藝生產(chǎn)的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)材料。同時(shí)，國(guó)內(nèi)外材料企業(yè)，正在開(kāi)發(fā)以注塑工藝的PP、PA等熱塑性的碳纖維增強(qiáng)材料2014年汽車(chē)復(fù)合材料應(yīng)用研討會(huì)第5頁(yè)/共22頁(yè)Summary of High Development Body Structure Mass Reductions2014年汽車(chē)復(fù)合材料應(yīng)用研討會(huì)第6頁(yè)/共22頁(yè) 成型工藝簡(jiǎn)單，制造成本低。密度小、重量輕、耐腐蝕； 耐沖擊強(qiáng)度高

4、，吸能性好； 設(shè)計(jì)自由度高、可設(shè)計(jì)集成；材料易回收，可重復(fù)利用； 塑料復(fù)合材料與金屬等其它汽車(chē)材料相比具有重量輕、耐腐蝕等優(yōu)勢(shì)，符合汽車(chē)用材發(fā)展趨勢(shì)。因此，塑料及其復(fù)合材料作為輕量化材料在汽車(chē)工業(yè)中有著非常廣闊的應(yīng)用前景。塑 料 料 的 優(yōu) 勢(shì)2014年汽車(chē)復(fù)合材料應(yīng)用研討會(huì)第7頁(yè)/共22頁(yè)172193.6241.3367.9車(chē)身側(cè)圍底板橫梁橫梁車(chē)頂碳纖維復(fù)合材料碳纖/玻纖復(fù)合材料玻纖復(fù)合材料鋼 塑料復(fù)合材料越來(lái)越多的用來(lái)替代傳統(tǒng)金屬材料，成為實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化用材主要趨勢(shì)之一。各種材料車(chē)身質(zhì)量對(duì)比2014年汽車(chē)復(fù)合材料應(yīng)用研討會(huì)第8頁(yè)/共22頁(yè) 復(fù)合材料一個(gè)重要特點(diǎn)集成性，如下圖，選用復(fù)合材料代

5、替?zhèn)鹘y(tǒng)的沖壓成型技術(shù)，可以將多個(gè)零部件集成，以汽車(chē)前端模塊為例，可將10多個(gè)件，集成1個(gè)，采用一次性注塑或模壓成形。2014年汽車(chē)復(fù)合材料應(yīng)用研討會(huì)第9頁(yè)/共22頁(yè)英國(guó)蓮花公司汽車(chē)材料用材發(fā)展規(guī)劃與趨勢(shì)，其中明確了復(fù)合材料發(fā)展方向。Resourse: An Assessment of Mass Reduction Opportunities for a 2017 2020 Model Year Vehicle Program 2014年汽車(chē)復(fù)合材料應(yīng)用研討會(huì)第10頁(yè)/共22頁(yè) 德國(guó)在國(guó)家層面上規(guī)劃的新能源汽車(chē)的多材料路線為（超）高強(qiáng)度鋼、鎂合金、鋁合金、玻纖和碳纖復(fù)合材料：資源來(lái)自：中國(guó)汽車(chē)參

6、考（2011年12月）2014年汽車(chē)復(fù)合材料應(yīng)用研討會(huì)第11頁(yè)/共22頁(yè)2014年汽車(chē)復(fù)合材料應(yīng)用研討會(huì)高效、節(jié)能、短周期、低成本是復(fù)合材料成形技術(shù)重要發(fā)展方向，經(jīng)過(guò)前期分析，采用在線注塑和在線模壓工藝，可將生產(chǎn)周期降低30%以上，成本降低10%以上。第12頁(yè)/共22頁(yè)2014年汽車(chē)復(fù)合材料應(yīng)用研討會(huì)汽車(chē)零部件生產(chǎn)一般流程如下圖所示：第13頁(yè)/共22頁(yè)1）材料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)很不完善，目前，供應(yīng)商提供的材料數(shù)據(jù)，僅限于一般的力學(xué)性能、環(huán)境特性及工藝參數(shù)等；2）高速材料性能數(shù)據(jù)、增強(qiáng)材料與基體材料模型、長(zhǎng)/短纖維流動(dòng)特性及分布的一般規(guī)律等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺失。 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)復(fù)合材料發(fā)展比較迅速，如杰士杰、俊爾等

7、一大批企業(yè)均已開(kāi)發(fā)熱塑性復(fù)合材料，國(guó)內(nèi)材料企業(yè)、高校等機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)用技術(shù)研究還需要進(jìn)一步完善：2014年汽車(chē)復(fù)合材料應(yīng)用研討會(huì)第14頁(yè)/共22頁(yè)2014年汽車(chē)復(fù)合材料應(yīng)用研討會(huì)考慮因素混30%玻纖的尼龍6混30%玻纖的尼龍6/6單體聚合己內(nèi)酰胺凝聚己二胺、己二酸回收化學(xué)解聚機(jī)械回收-非解聚結(jié)晶度較低較高對(duì)油、燃油、溶劑的耐化學(xué)性然而對(duì)強(qiáng)酸和苯酚有較差的耐性較差較好耐氣體滲透性燃油蒸汽（mg-mm/-天）非常好5極好1熔化溫度210-220250-265非晶形4050-60以汽車(chē)用進(jìn)氣歧管用復(fù)合材料為例，從材料、工藝等方面分析：第15頁(yè)/共22頁(yè)2014年汽車(chē)復(fù)合材料應(yīng)用研討會(huì)1.8MPa下熱變形抗

8、阻200235拉伸強(qiáng)度160-170MPa155-165MPa拉伸模量硬度基本與其一致10GPa略大于10GPa密度g/cm31.361.34-140高耐沖擊性基本一致10 KJ/（23）8 KJ/（-40）8 KJ/（23）8 KJ/（-40）吸水性物理特性。潮濕環(huán)境下會(huì)降低隨吸水量大影響增強(qiáng)1.4%較差較好0.8-1.1%較差較好焊接焊接張力爆破壓力較好83MPa較高、較好較差70-75MPa較低、較差第16頁(yè)/共22頁(yè)纖維材料模型基體材料模型混合材料均勻化各向異性材料模型有限元模型及分析焊接接口散亂分布的玻纖2014年汽車(chē)復(fù)合材料應(yīng)用研討會(huì)第17頁(yè)/共22頁(yè)復(fù)合材料零部件在使用過(guò)程中，受到應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)等復(fù)雜工況條件，該環(huán)境下材料的服役力學(xué)如疲勞性能、蠕變性能等需要系統(tǒng)研究：1）零部件整體的服役性能數(shù)據(jù)和服役性能評(píng)價(jià)方法；2）交變條件下復(fù)合材料動(dòng)態(tài)特性及其應(yīng)用技術(shù)；3）復(fù)雜工況下復(fù)合材料/產(chǎn)品的服役行為與失效機(jī)理模式；4）材料的老化與失效機(jī)理、NVH特性及其控制機(jī)理等。2014年汽車(chē)復(fù)合材料應(yīng)用研討會(huì)第18頁(yè)/共22頁(yè)2014年汽車(chē)復(fù)合材料應(yīng)用研討會(huì)第19頁(yè)/共22頁(yè)2014年汽車(chē)復(fù)合材料應(yīng)用研討會(huì)振動(dòng)焊接強(qiáng)度與焊接深度的關(guān)系該圖應(yīng)為以需求帶動(dòng)，并聯(lián)合材料供應(yīng)商，進(jìn)行深入研究后所提供，用于指導(dǎo)零件