要在车辆和移动设备的首要结构中运用复合资料,则有必要操控这类资料的磕碰功能。在现有的跑车处理方案中,每千克破碎复合资料的吸能水平一般可到达50-80 KJ。这些处理方案是根据碳/ 环氧资料的,具有杂乱的预成型和制作工艺。因而,从经济视点而言,不适用于一般车辆。
轿车行业的首要要求是低本钱和较高的零件出产速度。现在的规划选用金属磕碰吸能盒(crashbox) 和白车身(BIW)吸收所要求的能量,凭仗部分委曲发生的屈从性维护乘客的安全。这类规划的本钱约为3 欧元/ 千克待出产的零件,而且因为冲压和焊接等工艺, 每天或许出产数千个零件。
现在,业界以为降低本钱比减轻分量更为重要。欧盟委员会在2020 年后将施行的一项法规是,一旦二氧化碳排放量超出监管方针,将处以95 欧元/ 克的罚款, 但比较这一处分规范,9.5 欧元/ 千克的轻量化本钱则是能够承受的,因为车辆分量每减轻10 千克(22-lb),可使二氧化碳排放量削减约1 克/ 公里。
关于加工时刻,需求到达1,000 个零件/天的出产速度,以处理大规模商场需求。
1,一个前端模块固定在磕碰吸能盒上,即便发生磕碰后,也有必要与白车身坚持衔接在一起。
2,磕碰吸能盒有必要在工厂总装环节易于装置和拆开,而且在售后车间具有可修复性。
3,尺度遭到车辆紧凑性方针的约束。
最终,功能有必要在广泛的测验参数方面坚持一致,因为磕碰景象或许是各不相同的。特别是,有必要查看离轴破碎方面的功能。
所提出的规划和工艺处理方案
因为资料本钱较高,特别是碳纤维(CF),从规划到本钱的剖析标明,磕碰吸能盒仅可选用十分简略的形状。有必要将资料糟蹋削减到最低极限;因而有必要经过一个出产线工艺制作预成型体。此外, 还应该挑选一步式工艺,包含触发机制。
将磕碰吸能盒衔接到轿车的安装处理方案是立异的一个重要方面。因为正在申请专利的原因,因而,在此将不详细描述所测验的处理方案,但能够指出的是,首要选用了以下准则:
1,选用简略的接口零件,在简单出产的形状上进行机械夹紧,并保证公役坚持在制作涣散范围内。
2,调整夹具长度,以满意离轴曲折强度要求。
3,规矩或对称形状,以防止发生或许会改动磕碰行为的部分效应。
咱们现已对一些针对此规划进行调整后的工艺进行了评价,以查看或许到达的功能。因为测验参数很多,而且存在制作约束,因而,现在还没有拟定完好的试验方案。
现在已出产一种锥形形状的磕碰吸能盒,长度为150 mm(5.9 in),厚度约为5 mm(0.2 in),较大端的外径为100 mm(3.9 in),视点读数为2°。锥形形状具有多种优点,包含:在发生离轴压碎的情况下,磕碰行为是渐进的、安稳的; 所提出的安装概念更高效;便于脱模, 然后进一步进步出产速度。
现在现已选用三轴织造预成型件,而且对下面的参数进行了测验:
1,碳丝束:24K(日本东丽-Toray T700S)或50K(德国西格里集团-SGL Group Sigrafil)。
2,偏置纤维取向:预成型件选用50% 的轴向纤维和50% 的偏置纤维(取向±25°、30°或45°)制作而成。
3,基体:来自迈图特种化学品公司的单组分环氧资料(树脂传递模塑[RTM] 增韧航天级) 或双组分环氧加工( 高压RTM[HP-RTM] EPIKOTE 树脂05475/ EPIKURE 固化剂05443 和开发级);或许单组分热塑性塑料(PA6)。
一切装备均在相同的RTM 模具中出产。环氧RTM 体系现已确立了杰出的商场位置,而热塑性RTM 仍需求进一步的工艺开发。50K 碳丝束被选为低本钱CF 产品选项。
RTM 航天体系是一种单组分(1K) 增韧体系,通常在180℃(356。F)下固化, 供给较低的加工粘度和较宽的加工窗口(多达10 h)。它供给规划杂乱零件的才能。
新式热- 潜快速固化EPIKOTE/ EPIKURE 环氧树脂体系答应选用大批量制作办法,快速、可靠地加工结构性复合资料组分。这些体系在120℃(248。F) 下的固化周期时刻约为5 分钟和2 分钟, 可经过一切常见的RTM 办法进行加工, 如多组分低压力和高压力RTM 机器。
新体系供给的优点包含十分低的粘度,在打针温度下低于50 mPa•s,以及热- 潜功能,在反响之前,答应相对长(多达90s)的打针窗口。树脂体系具有优秀的潮湿性和碳纤维附着力、杰出的热功能和机械功能以及含量十分低的挥发性有机化合物(VOC),然后使它们在未来成为各种使用的可行性处理方案。