Les matériaux non métalliques utilisés dans l'automobile comprennent les plastiques, le caoutchouc, les mastics adhésifs, les matériaux de friction, les textiles, le verre et d'autres matériaux. Ces matériaux proviennent de 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 témoigne de la coexistence de ces matériaux.Elle combine une force économique et technologique, et englobe également un large éventail de capacités de développement et d'application technologiques dans les industries 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 nattes 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 plastiques les plus couramment utilisés dans les automobiles sont actuellement 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 possèdent une rigidité et une ténacité élevées, et leurs propriétés mécaniques peuvent être améliorées considérablement. Le PP renforcé est utilisé dans de nombreux domaines.comme dans le mobilier 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 comme exemples les protections de serrures, les cales d'assurance, les écrous encastrés, les pédales d'accélérateur, les protections de levier de vitesse et les poignées d'ouverture. Si le matériau choisi par le fabricant de la pièce est instable,Si la qualité est défectueuse, que le processus de fabrication est inapproprié ou que le matériau n'est pas correctement séché, cela peut entraîner la rupture de parties fragiles du produit.
Avec l'automFace à la demande croissante de matériaux légers et écologiques dans l'industrie automobile, les constructeurs étrangers privilégient de plus en plus les thermoplastiques renforcés de fibres de verre (GMT) pour la fabrication de composants structurels. Ce choix s'explique principalement par l'excellente ténacité du GMT, son cycle de moulage court, sa productivité élevée, ses faibles coûts de transformation et son caractère non polluant, ce qui en fait un matériau phare du XXIe siècle. Le GMT est principalement utilisé pour la production de supports multifonctionnels, de supports de tableau de bord, d'armatures de sièges, de protections moteur et de supports de batterie dans les véhicules de tourisme. Par exemple, les Audi A6 et A4 actuellement produites par FAW-Volkswagen utilisent des matériaux GMT, mais leur production n'est pas encore industrialisée.
Améliorer la qualité globale des automobiles pour atteindre les niveaux internationaux les plus avancés et réaliserAfin de réduire le poids, les vibrations et le bruit, des entreprises chinoises ont mené des recherches sur les procédés de production et de moulage des matériaux GMT. Elles disposent des capacités de production en série de ces matériaux, et une ligne de production d'une capacité annuelle de 3 000 tonnes a été construite à Jiangyin, dans le Jiangsu. Les constructeurs automobiles chinois utilisent également les matériaux GMT dans la conception de certains modèles et ont entamé une production pilote.
Le SMC (Sheet Molding Compound) est un plastique thermodurcissable renforcé de fibres de verre important. Grâce à ses excellentes performances, sa capacité de production à grande échelle et sa capacité à obtenir des surfaces de qualité supérieure, il est largement utilisé dans l'industrie automobile. Actuellement, son application se développe.L'utilisation de matériaux SMC étrangers dans l'industrie automobile connaît de nouveaux progrès. Le principal usage des SMC dans les automobiles concerne les panneaux de carrosserie, qui représentent 70 % de leur utilisation. La croissance la plus rapide est observée dans les composants structurels et les pièces de transmission. Au cours des cinq prochaines années, l'utilisation des SMC dans l'automobile devrait augmenter de 22 % à 71 %, tandis que dans les autres secteurs, la croissance devrait se situer entre 13 % et 35 %.
Statut de la demandetendances et développement
1. Le SMC (composé moulé en feuille renforcé de fibres de verre à haute teneur) est de plus en plus utilisé dans les composants structurels automobiles. Il a d'abord été testé sur des pièces structurelles de deux modèles Ford (E).xplorer et Ranger) en 1995. Grâce à 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 la société américaine Budd, sont fabriqués à partir d'un matériau composite contenant 40 % de fibres de verre dans du polyester insaturé. Cette structure avant en deux parties répond aux exigences des utilisateurs, la partie avant de la cabine inférieure étant prolongée vers l'avant.Le support est fixé au pare-brise et à la structure avant de la carrosserie, tandis que le support inférieur fonctionne de concert avec le système de refroidissement. Ces deux supports sont interconnectés et, en coopération avec le pare-brise et la structure de la carrosserie, stabilisent l'avant du véhicule.
2. Application des matériaux SMC (Sheet Molding Compound) à faible densité : Les SMC à faible densité ont une densité relative deAvec un coefficient de densité de 1,3, ce matériau est 30 % plus léger que le SMC standard (densité de 1,9), comme l'ont démontré des applications et des tests pratiques. Son utilisation 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 modèle 1999 de General Motors aux États-Unis sont fabriqués en SMC basse densité. Ce matériau est également utilisé pour les portières, les capots et les couvercles de coffre.
3. Parmi les autres applications du SMC dans l'automobile, outre les nouvelles utilisations mentionnées précédemment, figure la production de variateurs de vitesse.Nous utilisons également le SMC pour d'autres pièces, notamment les portes de cabine, les toits gonflables, les châssis de pare-chocs, les portes de chargement, les pare-soleil, les panneaux de carrosserie, les tuyaux d'évacuation d'eau de toit, les baguettes latérales d'abris de voiture et les bennes de camions. Son utilisation la plus importante concerne les panneaux de carrosserie extérieurs. En Chine, avec l'introduction de la technologie de production automobile, le SMC a d'abord été adopté pour les véhicules particuliers, principalement pour les compartiments de roue de secours et les châssis de pare-chocs. Aujourd'hui, il est également utilisé dans les véhicules utilitaires pour des pièces telles que les plaques de recouvrement des amortisseurs, les vases d'expansion, les brides de fixation, les cloisons (grandes et petites), les carénages d'admission d'air, etc.
Matériau composite GFRPRessorts à lames automobiles
La méthode de moulage par transfert de résine (RTM) consiste à presser de la résine dans un moule fermé contenant des fibres de verre, puis à la polymériser à température ambiante ou à chaud. Comparée au moulage par transfert de feuilles…Comparativement au procédé SMC (composite solide à matrice polymère), le procédé RTM (moulage en rotation) offre un équipement de production plus simple, des coûts de moule réduits et d'excellentes propriétés physiques des produits, mais il ne convient qu'aux productions de moyenne et petite série. Actuellement, à l'étranger, la fabrication de pièces automobiles par RTM s'étend aux revêtements de carrosserie complets. En Chine, en revanche, la technologie de moulage RTM pour la fabrication de pièces automobiles est encore au stade du développement et de la recherche, l'objectif étant d'atteindre les niveaux de production des produits étrangers similaires en termes de propriétés mécaniques des matières premières, de temps de polymérisation et de spécifications du produit fini. Parmi les pièces automobiles développées et étudiées en Chine par la méthode RTM, on peut citer les pare-brise, les hayons, les diffuseurs, les toits, les pare-chocs et les portes arrière relevables pour les voitures Fukang.
Cependant, comment appliquer plus rapidement et efficacement le processus RTM aux automobiles ? La question est de savoir comment procéder.Le choix des matériaux pour la structure des produits, leur niveau de performance, les normes d'évaluation et l'obtention de surfaces de qualité supérieure sont des enjeux majeurs pour l'industrie automobile. Ce sont également les conditions préalables à l'adoption généralisée du RTM dans la fabrication des pièces automobiles.
Pourquoi le PRV
Du point de vue des constructeurs automobiles, les PRF (plastiques renforcés de fibres) par rapport aux autresLes matériaux SMC/BMC constituent une alternative très intéressante. Prenons l'exemple des SMC/BMC (Sheet Molding Compound/Bulk Molding Compound) :
* Gain de poids
* Intégration de composants
* Flexibilité de conception
* Investissement nettement inférieur
* Facilite l'intégration des systèmes d'antennes
* Stabilité dimensionnelle (faible coefficient de dilatation thermique linéaire, comparable à celui de l'acier)
* Maintient des performances mécaniques élevées dans des conditions de température élevées
Compatible avec le revêtement électrophorétique (peinture électronique)
Les conducteurs de camions savent bien que la résistance de l'air, également appelée traînée, a toujours été un facteur important.Un adversaire de taille pour les camions. La grande surface frontale des camions, leur châssis haut et leurs remorques de forme carrée les rendent particulièrement sensibles à la résistance de l'air.
Pour contrerLa résistance de l'air, qui augmente inévitablement la charge du moteur, est d'autant plus importante que la vitesse est élevée. Cette augmentation de charge due à la résistance de l'air entraîne une surconsommation de carburant. Afin de réduire la résistance au vent subie par les camions et, par conséquent, leur consommation de carburant, les ingénieurs se sont efforcés de trouver des solutions. 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 la partie arrière de la remorque. Quels sont ces dispositifs conçus pour réduire la résistance au vent des camions ?
Déflecteurs de toit/latéraux
Les déflecteurs de toit et latéraux sont principalement conçus pour empêcher le vent de frapper directement la caisse de chargement carrée, en redirigeant la majeure partie de l'air afin qu'il s'écoule en douceur au-dessus et autour des parties supérieures et latérales de la remorque, plutôt que de frapper directement l'avant de celle-ci.Cela engendre une résistance importante. Des déflecteurs correctement inclinés et réglés en hauteur peuvent considérablement réduire cette résistance causée par la remorque.
jupes latérales de voiture
Les bas de caisse d'un véhicule servent à lisser les flancs du châssis, l'intégrant harmonieusement à la carrosserie. Ils recouvrent des éléments tels que les réservoirs d'essence et de carburant latéraux, réduisant ainsi leur surface frontale exposée au vent et favorisant un écoulement d'air plus régulier sans créer de turbulences.
Bosse 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 la carrosserie.De plus, certains pare-chocs munis 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 caisse de chargement
Les déflecteurs latéraux de la benne recouvrent partiellement les roues et réduisent la distance entre le compartiment de chargement et le sol. Cette conception diminue le flux d'air entrant par les côtés, sous le véhicule. En recouvrant une partie des roues, ces déflecteurs dévient le flux d'air.Les moteurs réduisent également les turbulences causées par l'interaction entre les pneus et l'air.
Déflecteur arrière
Conçu pour perturberAu niveau des tourbillons d'air à l'arrière, il fluidifie le flux d'air, réduisant ainsi la traînée aérodynamique.
Quels matériaux sont utilisés pour fabriquer les déflecteurs et les protections des camions ? D'après mes recherches, sur ce marché très concurrentiel, la fibre de verre (également appelée plastique renforcé de fibres de verre ou PRV) est privilégiée pour sa légèreté, sa haute résistance, sa résistance à la corrosion et sa durabilité.la fiabilité, entre autres propriétés.
La fibre de verre est un matériau composite qui utilise des fibres de verre et leurs produits dérivés (comme le tissu, le mat, le fil, etc. en fibre de verre) comme renfort, la résine synthétique servant de matrice.
Déflecteurs/couvertures en fibre de verre
L'Europe a commencé à utiliser la fibre de verre dans les automobiles dès 1955, avec des essais sur des carrosseries de prototypes STM-II. En 1970, le Japon a utilisé la fibre de verre pour fabriquer des enjoliveurs décoratifs pour les roues de voiture, et en 1971, Suzuki a produit des capots de 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 cabines composites acier-bois précédentes, comme celles 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.
En Chine, certains mLes constructeurs ont réalisé d'importants travaux de développement de carrosseries en fibre de verre. Par exemple, FAW a développé très tôt avec succès des capots de moteur en fibre de verre et des cabines à toit basculant et nez plat. Actuellement, l'utilisation de produits en fibre de verre est très répandue dans les camions moyens et lourds en Chine, notamment pour les moteurs à long nez.Les pare-chocs, les capots, les toits de cabine, les bas de caisse et les déflecteurs sont autant d'éléments utilisés pour la fabrication de ces pièces. Le fabricant chinois de déflecteurs Dongguan Caiji Fiberglass Co., Ltd., en est un bon exemple. Même certaines des luxueuses cabines-couchettes spacieuses des célèbres camions américains à long capot sont en fibre de verre.
Léger, haute résistance, anticorrosion-résistant, largement utilisé dans les véhicules
Grâce à son faible coût, son cycle de production court et sa grande flexibilité de conception, la fibre de verre est largement utilisée dans de nombreux aspects de la fabrication des camions. Par exemple, il y a quelques années, les camions nationaux arboraient un design monotone et rigide, les styles extérieurs personnalisés étant rares. Avec le développement rapide du réseau autoroutier national, qui…Bien que le transport longue distance ait été fortement stimulé, la difficulté à créer des apparences de cabine personnalisées à partir d'acier massif, les coûts élevés de conception des moules et les problèmes tels que la rouille et les fuites dans les structures soudées à panneaux multiples ont conduit de nombreux fabricants à choisir la fibre de verre pour les couvertures de toit de cabine.
Actuellement, de nombreux camions utilisent des systèmes de freinage d'urgence.Matériaux en fibre de verre pour les capots et pare-chocs avant.
La fibre de verre se caractérise par sa légèreté et sa haute résistance, avec une densité comprise entre 1,5 et 2,0. Cela représente seulement un quart à un cinquième de la densité de l'acier au carbone et même moins que celle de l'aluminium. Par rapport à l'acier O8F, une fibre de verre de 2,5 mm d'épaisseur présente une résistance mécanique élevée.Sa résistance est équivalente à celle d'un acier de 1 mm d'épaisseur. De plus, la fibre de verre offre une grande flexibilité de conception, permettant de répondre aux besoins spécifiques et garantissant une meilleure intégrité globale et une excellente aptitude à la fabrication. Elle offre un large choix de procédés de moulage en fonction de la forme, de la fonction et de la quantité du produit. Le procédé de moulage est simple, souvent en une seule étape, et le matériau présente une bonne résistance à la corrosion. Il résiste aux intempéries, à l'eau et aux concentrations courantes d'acides, de bases et de sels. C'est pourquoi de nombreux camions utilisent aujourd'hui des matériaux en fibre de verre pour leurs pare-chocs avant, leurs capots, leurs bas de caisse et leurs déflecteurs.
Date de publication : 2 janvier 2024
