汽車保險杠材料的選擇與加工(復合材料)

汽車保險杠材料的選擇與加工作者：劉小明（單位：湖北汽車工業(yè)學院）Abstract】Carlightweighttechnologyconnotationis:usingmodernmethodandeffectivewaytooptimizetheautomotiveproductdesign,ortheuseofnewmaterialsonthepremiseofensuretheautomobilecomprehensiveperformanceindex,reduceautomobileproductsasitsweight,weightloss,inordertoachievecomprehensiveindicatorofconsumption,environmentalprotectionandsafety.Inordertoreachthegoalofautomobileenergyconservationandemissionsreduction,thispaperselectedtwokindsofseacomposite(GMT)toreplacethetraditionalmetalmaterialsusedinthecarbumper,andanalyzethemassessment,finaldecisiononeofthesematerials.Atthesametimetheprocessingmoldingtechnologywereexpounded,finallythroughtheanalysisofthismaterialcanbeusedasacarbumperreplacementmaterials.【【keywords】bumpercomposite GMTMMC.【正文】一、保險桿的材料及其性能要求1.1保險杠：是吸收緩和外界沖擊力，防護車身前后部的安全裝置，正常情況下保險杠暴露于空氣之中。所以保險杠的失效方式主要是腐蝕、擦傷、開裂、1.2現(xiàn)在的轎車前后保險杠除了要滿足上述功能外，還要追求與車體造型和諧與統(tǒng)一，追求本身的輕量化。為了達到這種目的，目前轎車的前后塑料保險杠具有強度、剛性和裝飾性，從安全上看，汽車發(fā)生碰撞事故時能起到緩沖作用，保護前后車體，從外觀上看，可以很自然地與車體結(jié)合二、替代材料的物化特性及制備近代科學高新技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是在汽車發(fā)展的應用領(lǐng)域，對材料的要求越來越高。除了要求材料具有高強度、高模量、耐輻射、地熱脹、低密度、可加工性外，還對材料的韌性、耐磨及耐腐蝕等理化性能提出種種特殊要求，對目前單一的某種材料而言是很難達到要求的。采用復合技術(shù)，把一些不同的材料復合起來，取其所長來滿足這些性能要求。金屬基復合材料就是在這種前提下應用而生。金屬基復合材料（MMC）金屬基復合材料（MMC）合材料的研究和發(fā)展，能使我們對它的材料性能有進一步的了解和掌握。下面是金屬基復合材料的一些參數(shù)。3中類0.01~0.1微米的細微顆粒分散相材料，由于其有阻止復合材料為錯的能力，故起增強作用。對于直徑在0.01~0.1微米以下的細微顆粒分散相材料，則具有抵抗復合材料變形或阻止其硬化的能力，從而起到增強作用。金屬基復合材料（MMC）有著明顯優(yōu)于傳統(tǒng)材料的特殊工程性能。高比強度和高比模量在金屬集體中加入適量高比強度、高比模量、低密度的纖維、晶須、顆粒等增強物，能明顯提高復合材料的比強度和比模量。密度只有1.85g/立方厘米的碳纖維的最高強度可達到7000MPa，比鋁合金強度高出十倍以上，石墨纖維的最高模量可達91GPa。加入質(zhì)量分數(shù)30%~50%高性能纖維作為復合材料的主要承載體，復合材料的比強度、比模量成倍的高于基體合金或金屬的比模量。導熱及導電性能60%以上的體積分數(shù)，因此仍保持金減少構(gòu)件受熱后產(chǎn)生的溫度梯度。熱膨脹系數(shù)小，尺寸穩(wěn)定性好良好的高溫性能金屬基復合材料具有比金屬集體更好的高溫性能，特別是連續(xù)纖維增強金強金屬的高溫性能可保持到接近金屬熔點。耐磨性好良好的疲勞性能和斷裂韌性金屬基復合材料的疲勞性能和斷裂韌性取決于纖維等增強物與金屬集體的提高材料的斷裂韌性。不吸潮、不老化金屬基復合材料性質(zhì)穩(wěn)定，組織致密，不存在老化、分解、吸潮等現(xiàn)象，也不會發(fā)生性能的自然退化。金屬基復合材料的制備方法合法和原始復位法。擴散粘合法但制品質(zhì)量好。鑄造法備金屬基復合材料，工藝比較簡單，制品質(zhì)量也較好，所以受到普遍的關(guān)注。疊層復合法束外延方法交替地將不同的金屬或金屬與陶瓷薄層疊合在一起構(gòu)成金屬基復合材料。這種復合材料性能很好，但工藝復雜難以實用化。原位自生復合法金屬基復合材料的原始復合工藝基本上能克服其它工藝中常出現(xiàn)的一系列問題，如基體與增強體侵潤不良、界面反應產(chǎn)生脆性、增強體分布不均勻、對微小的增強體極難進行復合等。其中包括直接氧化法、自蔓延法和原位共晶生長法等。直接氧化法是由氧化性氣體在一定的工藝條件下使金屬合金液直接氧化形成復合材料。直接氧化穩(wěn)定比較高，達到1600K，添加適量的合金元素如Mg/Si等，可使反應速度加快。自蔓延法是利用金屬—金屬之間或金屬—化合物之間發(fā)生的放熱反應在金材料。方式向前推移并生長，以形成復合材料組織。GMTGMT是玻璃纖維氈增強熱塑性塑料片的英文簡稱。其所有的基體樹脂主要是聚丙烯樹脂，玻璃纖維的含量一般在20%~45%之間，屬于熱塑性復合材料，與傳統(tǒng)的熱固性復合材料相比，其成型周期短、韌性好、密度低、可回收利用，被稱為21世紀綠色工業(yè)材料，其應用領(lǐng)域比較廣泛。GMT的主要原料是玻璃纖維、PPPPPPPPPPPPGMTPP熔化后，將GMTGMT材料加工成所需尺寸的試樣，留待測試。PPGMT的影響主要是極性基團的引入，是玻璃纖維與PP之間的范能夠更好地侵漬玻璃纖維，使其ILSSGMTGMTGMT偶聯(lián)劑。在分散體系中加入偶聯(lián)劑后，GMT材料的剪切性有所提高。PPGMT/樹脂間形成可變形的緊密界面層，使纖維/剪切強度。GMT材料的性能GMT材料的應用總結(jié)下來有具有以下優(yōu)點：比強度高 GMT的強度和手糊聚酯玻璃鋼制品相似，其密度為1.01~1.19g每立方米，比熱固性玻璃鋼cm 3)小，因此，它具有更高的比強度。輕量化、節(jié)能GMT增大，能耗降低。耐沖擊性能好GMTSMC高2.5~3.0力作用下，SMC、剛和鋁均出現(xiàn)凹痕或裂紋，而GMC卻安然無恙。高剛性（GMTGF織物、即使有10mgh持原形。除了優(yōu)異的物理/機械性能之外，作為總成部件，GMT材料產(chǎn)品—體化供貨，可以大大提高主機廠對供應商的管理效益?？蛊谛阅芎?、抗裂紋擴展能力強GMT材料吸收微裂紋擴展能阻尼大，減震性能優(yōu)越GMT材料中熱塑性樹脂基體分子鏈及其鏈能量（如聲能、機械振動能等，從而賦予材料良好的隔音、減震等性能。抗?jié)駸崂匣阅軆?yōu)越 濕熱環(huán)境很難造成聚丙烯等聚烯烴材料的降解侵漬良好，以聚丙烯為基體的GMT材料抗?jié)駸崂匣阅芊浅?yōu)越，60攝度的水中放置1200小時，材料的力學性能下降不明顯。成型容易、周期短GMT熱熔化，冷卻凝固的過程。比一般的熱固性復合材料成型容易、周期短。GMT與鋼材對比的有點耐蝕性好；抗沖擊性能好；設(shè)計自由度大，易于實現(xiàn)復雜制件一次成型。GMT的制備方法：目前，GMT材料的制備方法，大體上可分為兩類，即熔體浸漬法和抄紙法。1）熔體浸漬法PPPPPP的不同片材，供模壓制造。GMT材料時，玻璃纖維的種類不同，GMT材料的抄紙法GMT和薄壁結(jié)構(gòu)的部件，它是將端切長度在6mm和25mm范圍內(nèi)的玻璃纖維、pp粉PP熔點溫度下進行熱壓，使之融合在一起。用抄紙法制作GMT三、車用保險杠的材料的確定GMT金屬基復合材料普遍存在制備成本問題。在制備過程中，制備工藝復簡化制造工藝，降低制造成本，增強復合材料的市場競爭力。金屬基復合材料的優(yōu)劣性依賴于增強體與基體的結(jié)合及增強體的分布強體濕潤差甚至不濕潤，這就給金屬基復合材料的制備帶來了困難。研究表明，添加合金元素及提高液態(tài)金屬溫度會提高增強體與基體的濕潤性，但該做法會提高成本或犧牲復合材料的性能，且潤濕效果并不十分明顯。在較高的溫度下制備金屬基復合材料，基體與增強體之間不可避免發(fā)難之一。如何使其分布均勻也同樣決定著復合材料的性能。GTM回收再利用，所以，GTM是比較合適的車用保險杠的替代材料。四、結(jié)論經(jīng)實驗室試驗可知GMT材料是較為合適的車用保險杠的替代材料，下是 典 型