Les matériaux non métalliques utilisés dans l'automobile comprennent les plastiques, le caoutchouc, les mastics adhésifs, les matériaux de friction, les tissus, le verre et d'autres matériaux. Ces matériaux sont utilisés dans divers secteurs industriels tels que la pétrochimie, l'industrie légère, le textile et les matériaux de construction. Par conséquent, l'utilisation de matériaux non métalliques dans l'automobile reflète la coopération.Il combine une force économique et technologique et englobe également un large éventail de capacités de développement et d’application technologiques dans des secteurs connexes.
Actuellement, la fibre de verre règneLes matériaux composites forcés utilisés dans les automobiles comprennent les thermoplastiques renforcés de fibres de verre (QFRTP), les thermoplastiques renforcés de fibres de verre (GMT), les composés de moulage en feuille (SMC), les matériaux de moulage par transfert de résine (RTM) et les produits FRP posés à la main.
Le principal renfort en fibre de verreLes principaux plastiques utilisés actuellement dans les automobiles sont le polypropylène renforcé de fibres de verre (PP), le polyamide 66 renforcé de fibres de verre (PA66) ou PA6 et, dans une moindre mesure, les matériaux PBT et PPO.
Les produits en PP (polypropylène) renforcé présentent une rigidité et une résistance élevées, et leurs propriétés mécaniques peuvent être améliorées à plusieurs reprises. Le PP renforcé est utilisé dans les domaines suivants :comme dans les meubles de bureau, par exemple dans les chaises à dossier haut pour enfants et les chaises de bureau ; il est également utilisé dans les ventilateurs axiaux et centrifuges des équipements de réfrigération comme les réfrigérateurs et les climatiseurs.
Les matériaux PA (polyamide) renforcés sont déjà utilisés dans les véhicules de tourisme et utilitaires, généralement pour la fabrication de petites pièces fonctionnelles. On peut citer par exemple les caches de protection pour corps de serrure, les cales d'assurance, les écrous encastrés, les pédales d'accélérateur, les protections de levier de vitesses et les poignées d'ouverture. Si le matériau choisi par le fabricant est instable,La qualité, le processus de fabrication est inapproprié ou le matériau n'est pas correctement séché, ce qui peut entraîner la rupture de pièces fragiles du produit.
Avec l'automFace à la demande croissante de l'industrie automobile en matériaux légers et respectueux de l'environnement, les industries automobiles étrangères se tournent de plus en plus vers les matériaux GMT (thermoplastiques à mat de verre) pour répondre aux besoins des composants structurels. Cela s'explique principalement par l'excellente ténacité du GMT, son cycle de moulage court, son rendement de production élevé, ses faibles coûts de traitement et son caractère non polluant, qui en font l'un des matériaux phares du XXIe siècle. Le GMT est principalement utilisé dans la production de supports multifonctions, de supports de tableau de bord, d'armatures de siège, de protections moteur et de supports de batterie pour véhicules particuliers. Par exemple, les Audi A6 et A4 actuellement produites par FAW-Volkswagen utilisent des matériaux GMT, mais leur production locale n'est pas encore assurée.
Améliorer la qualité globale des automobiles pour rattraper les niveaux avancés internationaux et atteindreAfin de réduire le poids, les vibrations et le bruit, les unités nationales ont mené des recherches sur les procédés de production et de moulage des matériaux GMT. Elles disposent d'une capacité de production en série et une ligne de production d'une capacité annuelle de 3 000 tonnes de matériaux GMT a été construite à Jiangyin, dans le Jiangsu. Les constructeurs automobiles nationaux utilisent également des matériaux GMT pour la conception de certains modèles et ont commencé une production d'essai en série.
Le composé de moulage en feuille (SMC) est un important plastique thermodurcissable renforcé de fibres de verre. Grâce à ses excellentes performances, à sa capacité de production à grande échelle et à sa capacité à obtenir des surfaces de qualité supérieure, il est largement utilisé dans l'automobile. Actuellement, l'application deL'utilisation de matériaux SMC étrangers dans l'industrie automobile a connu de nouveaux progrès. Le SMC est principalement utilisé dans les panneaux de carrosserie, représentant 70 % de l'utilisation du SMC. La croissance la plus rapide concerne les composants structurels et les pièces de transmission. Au cours des cinq prochaines années, l'utilisation du SMC dans l'automobile devrait augmenter de 22 % à 71 %, tandis que dans les autres industries, la croissance sera de 13 % à 35 %.
Statut de la demandes et tendances de développement
1. Les composés de moulage de feuilles renforcés de fibres de verre (SMC) à haute teneur en fibres de verre sont de plus en plus utilisés dans les composants structurels automobiles. Leur utilisation a été démontrée pour la première fois sur des pièces structurelles de deux modèles Ford (E).xplorer et Ranger) en 1995. En raison de sa multifonctionnalité, il est largement considéré comme présentant des avantages en matière de conception structurelle, ce qui conduit à son application généralisée dans les tableaux de bord automobiles, les systèmes de direction, les systèmes de radiateurs et les systèmes d'appareils électroniques.
Les supports supérieur et inférieur, moulés par l'entreprise américaine Budd, utilisent un matériau composite contenant 40 % de fibres de verre et du polyester insaturé. Cette structure avant en deux parties répond aux exigences des utilisateurs, l'extrémité avant de la cabine inférieure s'étendant vers l'avant. Le support supérieurLe support est fixé sur la verrière et la structure avant de la carrosserie, tandis que le support inférieur fonctionne en conjonction avec le système de refroidissement. Ces deux supports sont interconnectés et coopèrent avec la verrière et la structure de la carrosserie pour stabiliser l'avant.
2. L'application de matériaux SMC (Sheet Moulding Compound) à faible densité : Le SMC à faible densité a une gravité spécifiquey de 1,3, et des applications pratiques et des tests ont montré qu'il est 30 % plus léger que le SMC standard, dont la densité est de 1,9. L'utilisation de ce SMC basse densité permet de réduire le poids des pièces d'environ 45 % par rapport à des pièces similaires en acier. Tous les panneaux intérieurs et le nouveau toit de la Corvette '99 de General Motors aux États-Unis sont fabriqués en SMC basse densité. De plus, le SMC basse densité est également utilisé dans les portières, les capots et les couvercles de coffre des voitures.
3. D'autres applications du SMC dans l'automobile, au-delà des nouvelles utilisations mentionnées précédemment, incluent la production de varioNous utilisons également d'autres pièces. Celles-ci comprennent les portes de cabine, les toits gonflables, les ossatures de pare-chocs, les portes de chargement, les pare-soleil, les panneaux de carrosserie, les tuyaux d'évacuation de toit, les bandes latérales de hangar et les caisses de camions, la plupart étant utilisées pour les panneaux extérieurs de carrosserie. Concernant les applications nationales, avec l'introduction de la technologie de production de voitures particulières en Chine, le SMC a d'abord été adopté dans les véhicules particuliers, principalement pour les compartiments de roue de secours et les ossatures de pare-chocs. Actuellement, il est également utilisé dans les véhicules utilitaires pour des pièces telles que les plaques de recouvrement de chambre de suspension, les vases d'expansion, les colliers de serrage, les cloisons de séparation de grandes et petites dimensions, les ensembles de carénages d'admission d'air, etc.
Matériau composite GFRPRessorts à lames pour automobiles
Le moulage par transfert de résine (RTM) consiste à presser la résine dans un moule fermé contenant des fibres de verre, puis à la faire durcir à température ambiante ou à chaud. Comparé au moulage par feuilleLa méthode RTM (Row-to-Metal Composite) offre des équipements de production plus simples, des coûts de moulage réduits et d'excellentes propriétés physiques. Cependant, elle ne convient qu'aux productions de moyenne et petite série. Actuellement, les pièces automobiles produites à l'étranger selon la méthode RTM ont été étendues aux revêtements de carrosserie complets. En Chine, en revanche, la technologie de moulage RTM pour la fabrication de pièces automobiles est encore en phase de développement et de recherche, l'objectif étant d'atteindre les niveaux de production de produits étrangers similaires en termes de propriétés mécaniques des matières premières, de temps de durcissement et de spécifications du produit fini. Parmi les pièces automobiles développées et étudiées en Chine selon la méthode RTM figurent les pare-brise, les hayons arrière, les diffuseurs, les toits, les pare-chocs et les portes arrière relevables pour les véhicules Fukang.
Cependant, comment appliquer plus rapidement et plus efficacement le processus RTM aux automobiles, la demandeLes matériaux utilisés pour la structure des produits, leur niveau de performance, les normes d'évaluation et l'obtention de surfaces de qualité A sont des sujets de préoccupation pour l'industrie automobile. Ces éléments constituent également les conditions préalables à l'adoption généralisée du RTM dans la fabrication de pièces automobiles.
Pourquoi le PRF
Du point de vue des constructeurs automobiles, les PRF (plastiques renforcés de fibres) par rapport aux autresLes matériaux composites à base de silicone constituent une alternative très intéressante. Prenons l'exemple des SMC/BMC (composés de moulage en feuille/composés de moulage en vrac) :
* Gain de poids
* Intégration des composants
* Flexibilité de conception
* Investissement significativement inférieur
* Facilite l'intégration des systèmes d'antennes
* Stabilité dimensionnelle (faible coefficient de dilatation thermique linéaire, comparable à l'acier)
* Maintient des performances mécaniques élevées dans des conditions de température élevée
Compatible avec le revêtement électronique (peinture électronique)
Les conducteurs de camions savent bien que la résistance de l’air, également connue sous le nom de traînée, a toujours été un facteur important.Un adversaire pour les camions. La grande surface frontale des camions, leur châssis haut et leurs remorques carrées les rendent particulièrement sensibles à la résistance de l'air.
Pour contrerLa résistance à l'air, qui augmente inévitablement la charge du moteur, augmente avec la vitesse. Cette charge accrue due à la résistance à l'air entraîne une consommation de carburant plus élevée. Pour réduire la résistance à l'air subie par les camions et, par conséquent, la consommation de carburant, les ingénieurs se sont creusés les méninges. Outre l'adoption de conceptions aérodynamiques pour la cabine, de nombreux dispositifs ont été ajoutés pour réduire la résistance à l'air sur le châssis et l'arrière de la remorque. Quels sont ces dispositifs conçus pour réduire la résistance à l'air sur les camions ?
Déflecteurs de toit/latéraux
Les déflecteurs de toit et latéraux sont principalement conçus pour empêcher le vent de frapper directement la boîte de chargement de forme carrée, redirigeant la majeure partie de l'air pour qu'il circule en douceur sur et autour des parties supérieures et latérales de la remorque, plutôt que d'impacter directement l'avant de la remorque.Ce qui crée une résistance importante. Des déflecteurs correctement inclinés et réglés en hauteur peuvent réduire considérablement la résistance causée par la remorque.
Jupes latérales de voiture
Les jupes latérales d'un véhicule servent à adoucir les flancs du châssis, l'intégrant ainsi harmonieusement à la carrosserie. Elles recouvrent des éléments tels que les réservoirs d'essence latéraux et les réservoirs de carburant, réduisant ainsi leur surface frontale exposée au vent, favorisant ainsi une circulation d'air plus fluide sans créer de turbulences.
Bumpe en position basser
Le pare-chocs s'étendant vers le bas réduit le flux d'air entrant sous le véhicule, ce qui contribue à diminuer la résistance produite par le frottement entre le châssis et leDe plus, certains pare-chocs dotés de trous de guidage réduisent non seulement la résistance au vent, mais dirigent également le flux d'air vers les tambours ou les disques de frein, contribuant ainsi au refroidissement du système de freinage du véhicule.
Déflecteurs latéraux de coffre de chargement
Les déflecteurs latéraux du coffre recouvrent une partie des roues et réduisent la distance entre l'espace de chargement et le sol. Cette conception réduit l'entrée d'air latérale sous le véhicule. En recouvrant une partie des roues, ces déflecteursLes moteurs réduisent également les turbulences causées par l’interaction entre les pneus et l’air.
Déflecteur arrière
Conçu pour perturberGrâce aux tourbillons d'air à l'arrière, il rationalise le flux d'air, réduisant ainsi la traînée aérodynamique.
Quels matériaux sont donc utilisés pour fabriquer les déflecteurs et les capots des camions ? D'après ce que j'ai compris, sur un marché très concurrentiel, la fibre de verre (aussi appelée plastique renforcé de fibres de verre ou PRV) est privilégiée pour sa légèreté, sa grande solidité, sa résistance à la corrosion et sa résistance à la corrosion.fiabilité parmi d'autres propriétés.
La fibre de verre est un matériau composite qui utilise des fibres de verre et leurs produits (comme du tissu, du mat, du fil, etc. en fibre de verre) comme renfort, avec de la résine synthétique servant de matériau de matrice.
Déflecteurs/couvercles en fibre de verre
L'Europe a commencé à utiliser la fibre de verre dans l'automobile dès 1955, avec des essais sur les carrosseries du modèle STM-II. En 1970, le Japon a utilisé la fibre de verre pour fabriquer des caches décoratifs pour les roues de voiture, et en 1971, Suzuki a fabriqué des capots moteur et des ailes en fibre de verre. Dans les années 1950, le Royaume-Uni a commencé à utiliser la fibre de verre, remplaçant les anciens habitacles composites acier-bois, comme ceux de la Ford.d S21 et les voitures à trois roues, qui ont apporté un style complètement nouveau et moins rigide aux véhicules de cette époque.
Au niveau national en Chine, certains mLes constructeurs ont beaucoup travaillé au développement de carrosseries en fibre de verre. Par exemple, FAW a développé très tôt des capots moteur en fibre de verre et des cabines à toit plat et rabattable. Aujourd'hui, l'utilisation de produits en fibre de verre dans les camions moyens et lourds est très répandue en Chine, notamment pour les moteurs à capot long.Housses, pare-chocs, capots avant, toits de cabine, jupes latérales et déflecteurs. Dongguan Caiji Fiberglass Co., Ltd., fabricant national de déflecteurs réputé, en est un parfait exemple. Même certaines des luxueuses cabines couchettes des célèbres camions américains à long nez sont fabriquées en fibre de verre.
Léger, haute résistance, résistant à la corrosion-résistant, largement utilisé dans les véhicules
Grâce à leur faible coût, leur cycle de production court et leur grande flexibilité de conception, les matériaux en fibre de verre sont largement utilisés dans de nombreux aspects de la fabrication de camions. Par exemple, il y a quelques années, les camions nationaux présentaient un design monotone et rigide, et les styles extérieurs personnalisés étaient rares. Avec le développement rapide des autoroutes nationales,h a considérablement stimulé le transport longue distance, la difficulté de créer des apparences de cabine personnalisées à partir d'acier entier, les coûts élevés de conception des moules et les problèmes tels que la rouille et les fuites dans les structures soudées à plusieurs panneaux ont conduit de nombreux fabricants à choisir la fibre de verre pour les toits de cabine.
Actuellement, de nombreux camions utilisent des fimatériaux en fibre de verre pour capots avant et pare-chocs.
La fibre de verre se caractérise par sa légèreté et sa grande résistance, avec une densité comprise entre 1,5 et 2,0. Elle ne représente qu'un quart à un cinquième de celle de l'acier au carbone, et est même inférieure à celle de l'aluminium. Comparée à l'acier 08F, une fibre de verre de 2,5 mm d'épaisseur présente uneRésistance équivalente à celle d'un acier de 1 mm d'épaisseur. De plus, la fibre de verre peut être conçue de manière flexible selon les besoins, offrant une meilleure intégrité globale et une excellente fabricabilité. Elle permet un choix flexible de procédés de moulage en fonction de la forme, de l'usage et de la quantité du produit. Le procédé de moulage est simple, ne nécessitant souvent qu'une seule étape, et le matériau présente une bonne résistance à la corrosion. Il résiste aux conditions atmosphériques, à l'eau et aux concentrations courantes d'acides, de bases et de sels. C'est pourquoi de nombreux camions utilisent actuellement de la fibre de verre pour les pare-chocs avant, les capots avant, les jupes latérales et les déflecteurs.
Date de publication : 02/01/2024
