驾乘沃尔沃XC90时,不妨听听复合材料叶片弹簧的故事

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楼主 2021-03-15 15:22:23
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……

新型沃尔沃XC90 SUV

一经问世便屡获殊荣!

从而撩起了无数车迷

无尽的遐想……





然而

作为XC90的一项创新

复合材料的叶片弹簧

及其背后的故事

同样耐人寻味!




源于沃尔沃专家最新独特的后轴设计,新型沃尔沃XC90的悬架,采用一种横向纤维增强复合材料叶片弹簧代替了传统的螺旋弹簧。这一创新带来的好处是:

???新型叶片弹簧仅重3kg,比传统弹簧轻了约4.5kg;

? ?降低了汽车振动,改善了NVH(噪声、振动和颠簸性能;

? ?去掉了悬架的弹簧,令后备箱空间更大。




这款叶片弹簧,由50%的玻纤增强材料和50%的聚氨酯配方原料构成,汉高公司为此提供了Loctite MAX 2聚氨酯基树脂,本特勒汽车技术公司(BENTELER AUTOMOBILTECHNIK GMBH)与碳纤维供应商西格里集团(SGL GROUP)的合资公司——本特勒-西格里公司(BENTELER-SGL)为此而开发了优化的HP-RTM工艺。


挑战

? ?通过一系列的初步试验,决定选用一副多腔模具:玻纤毡布满12个型腔,这样,一次可并排注射12个叶片弹簧。由于最终产品要求一定的机械性能,所以有一些工艺特性,对设备的要求就比较复杂。


? ?为保证生产的脱模循环,要求较快的注射速度,注射后大约15?min.即可取出产品,同时也要求树脂有较高的工作温度,以降低黏度,否则室温下树脂黏度较高。


总之,这项工艺要求快速注满模具,还要迅速地浸润纤维增强材料,因此要求注射时间要短。而且,聚氨酯的固化速度也比环氧树脂快,总体的循环时间也更短。所用的添加剂也可使固化过程更快、更灵活。


? ?注料期间,闭合的模具内会产生非常高的压力,因为玻纤增强材料会造成很大的阻力,所以特别要求混合头前端的工作压力要持续高于100bar(10MPa)。


解决方案

显然,较高的加工温度和注射压力,是注射装置必须克服的两大问题。


作为计量设备和混合头的供应商,康隆(Cannon)Afros的专家专门开发了一种模块化的结构设计,两种主要原料在加热套内以不同的温度进行循环。





两种原料在进入高压泵之前,被加热到50℃以上。同时,为消除液体原料内任何的气体残留,需要对原料进行彻底脱气,以避免模塑产品内有任何气泡。原料通过轴向泵计量,经保温管路进入混合头。混合头被固定在模具上。


针对这一挑战项目,选用了一款特殊型号的FPL 14混合头。当前的设备,配备有两个这样的混合头,未来如果要增加产能,可扩展至4个混合头。混合头的加工精度和内部部件的设计,可满足高温原料及注射时模内相对高压的苛刻要求,22s即可注射11kg的原料。





结果

“我们为沃尔沃汽车提供的叶片弹簧已证明,大批量生产纤维复合材料在今天已成为现实。”本特勒-西格里汽车复合材料商务开发负责人Frank Fetscher表示,“而且,采用这种灵活的部件设计,我们能够以相对少量的弹簧变形,覆盖一个完整的平台。”


未来几年,这种复合材料的新型后轴,必定会在更多车型上得到应用,预计每年将有几十万辆汽车选用这种新产品,本特勒的目标是每年生产几十万个叶片弹簧。



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*本刊编译、归纳整理,转载请注明出处。


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本文源自PT现代塑料网(http://pt.vogel.com.cn)“

一款创新车型的一项技术挑战项目”

一文,原文1386字,了解更多请点击“阅读原文”,转载请注明出处。


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