玻璃纤维毡增强热塑性塑料和GMT纤维复合材料具有高流动性,使得薄壁汽车零部件的生产实现低成本,这些零部件的抗冲击性能、机械强度和硬度都有所提高。

在欧洲,由聚丙烯制成的玻璃纤维毡增强热塑性塑料主要用于汽车工业中的大表面积部件。1999年,欧洲和世界的加工能力分别约为3.4万吨和6万吨。GMT材料部分一半以上是隔音、前部和内部结构。

未来的汽车将会更轻、更便宜,同时也将不得不承担更严格的安全、舒适和设计要求。这要求在高强度结构构件中更多地使用聚合物和复合材料。GMT材料是这方面的重要技术。今天的座位,仪表盘等。都是格林尼治时间制造的。它们必须能够吸收相当大的载荷和碰撞过程中产生的部分冲击能量。GMT不仅提供优异的性能。),而且还可以借助于流动成型技术轻松加工成复杂的零件,这是其优点之一,使得低成本大批量生产大表面积结构件成为可能。在过去的几年里,GMT取得了很大的发展和进步,可以满足现在和未来的需求。

传统GMT的改进

用流动成型工艺经济地生产GMT大型零件,需要流动性优良的半成品材料。GMT的流动性由聚合物基体的性质决定。)和纤维毡的性质.改变这些参数来提高GMT的流动性,往往会带来其他特征。例如,如果聚丙烯的平均分子量或纤维长度大大降低,力学性能将受到不利影响。

此外,使用非优化配方时,其他重要性能,如附着力和涂装的适用性、耐热性和长期稳定性也会受到不利影响。

流动性是用挤出能量来衡量的。如果改善PP基体,有可能将挤出能量从100%降低到53%。这里用的材料是PP共聚物,分子量和分子量分布可调。适当的附加系统也用于提高流动性。通过改进玻璃纤维毡,挤出能量可以降低到初始值的30%。

材料流动性的显著改善并没有导致机械性能的急剧下降。拉伸模量、拉伸强度、冲击强度均与标准GMT相同。有了这些新的高流动性材料,就有可能制造更薄、更轻的零件。因此,可以制造相同的壁厚,并且所需的模具加载压力更小。噪声屏蔽零件的首次试制表明,这种新的GMT产品在不采用生产工艺参数的情况下,零件重量可减少30%。

智能复合材料系统

GMT以片状形式提供给成型制造商。这意味着制造商可以混合增强纤维或非织造增强材料。玻璃/聚丙烯纤维混合物用作传统不规则玻璃GMT的外层。这个半成品可以在标准的GMT加工线上加工,就像标准的GMT一样。通过提高镶嵌区域的硬度、强度和冲击强度,可以改变织物的性能以适应应用。当使用传统的不规则玻璃GMT时,模具是从半成品零件的中心填充的。

以标致)806的保险杠为例,我们可以认为使用这种材料可以节约成本,减轻重量,但半成品价格略高。保险杠中间部分用GMTex,两边用传统GMT。有了这种材料概念,就有可能取消钢制吸能器,整个系统的重量比旧的轻2kg。

综合利用GMT和面料技术实现量产的另一个应用是奥迪)A4隔音装置,采用聚酯增强GMT。这种复合材料易于形成,并表现出优异的冲击性能。这种材料特别适用于吸收极端恶劣道路上产生的冲击和冲击。此外,在碰撞的情况下,织物会将组件连接在一起,因此不会有碎片。根据材质概念,面料结构会在零件表面产生条纹。虽然这在某些设计情况下是可以接受的,但在大多数应用中后处理是必要的。

因此,采用了不同的方法,即在可见面上层压特殊表面的GMT。使用这种类型的半加工零件或复合材料可以提高零件的性能,如冲击性能、硬度和强度,并根据应用要求进行调整。以后座门为例,我们可以看到这种材料可以满足更严格的冲击要求。

基础研究表明,对于未来的后门,在保持半成品零件相同重量和成本的同时,有可能显著提高机械性能,或者有可能降低重量和成本,保持原有特性。对零件的进一步测试和研究证实了这些结果。研究表明,这种材料可用于传统的模具和加工生产线,机械性能得到明显改善,易于调整。边缘和肋部光滑的模具填充也没有任何问题。织物保持在横截面内,不会迁移到表面。

沃尔沃FH12卡车的仪表板在膝盖高度使用芳香族聚胺织物作为加强件。这确保了司机的脚在发生事故时得到保护。这种复合材料的特性,如硬度和冲击强度,是专门为这种特殊应用而设计的。现在的加固是通过注塑将织物密封在PP中,然后在独立的过程中用GMT压缩成型而成。一项研究表明,织物可以直接应用于GMT。通过减少工艺步骤可以节省成本。当设计使用这些材料的零件时,有必要为性能各向异性和厚度之间的相关性留出加工余量。在加工这类材料时,会有一些不规则的纤维从中间层挤出来,填充到零件中。这增加了马赛克区域的织物含量,从而导致该区域机械性能的改善。

结论与展望

GMT和纤维增强塑料制成的板状半成品部件的潜力远未被发掘。新的材料概念层出不穷,使得低成本、高成品率生产大面积结构件成为可能。这意味着可以获得具有各种性能的各种热塑性塑料和纤维增强半成品。同时,也有一些特殊产品,如彩色GMT和天然纤维增强塑料。在不久的将来,大量传统的GMT应用将被低成本的技术和材料所取代,如LFT。与标准格林尼治标准时间相比,LFT有其缺陷,特别是在冲击强度方面。为了向潜在的LFT用户提供有竞争力的半成品,正在开发低成本的转基因产品,这将有助于降低零件成本。开发的产品包括轻质转基因生物和阻燃转基因生物等特殊产品,为转基因生物开辟了更广阔的应用领域。

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