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長纖維熱塑性塑料替代鋁制支架的輕量化方案

開發(fā)出聚丙烯長纖維熱塑性塑料替代鋁壓鑄材料的兩個車輪支架。該替代材料采用40%的長玻璃纖維填充。

該塑料支架是由模具制造商、玻璃纖維供應(yīng)商、技術(shù)支持方和配套零部件供應(yīng)商共同合作完成。這種新設(shè)計滿足質(zhì)量更輕、易于處理、適于噴涂和戶外暴曬以及嚴(yán)格的動態(tài)特性條件要求。研究從不同角度對新材料進(jìn)行評估，并與現(xiàn)有材料進(jìn)行對比。

介紹了復(fù)雜的開發(fā)過程，包括靜態(tài)和動態(tài)分析、纖維取向研究和澆口位置研究等。

柔性分析發(fā)現(xiàn)，這種材料替代可以滿足強度、振動和加工方面的要求。在第1階段試驗中沒有進(jìn)行幾何方面的修改。由于可降低構(gòu)件成本和減輕質(zhì)量，在原始設(shè)備制造商的要求下，一級供應(yīng)商投資該項目并推動其商業(yè)化。兩種材料參數(shù)對比見表1。

可以看出，聚丙烯添加長玻璃纖維使質(zhì)量減輕55%，價格降低20%，制造更快且更容易，其能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的供應(yīng)鏈，這是鋁制零部件所不及的。然而，由于聚丙烯的多層特性需要油漆具有一定的附著力，故對其進(jìn)行噴涂的難度較大。聚丙烯部件的剛度不及鋁制部件，但仍能滿足功能的要求。長纖維聚丙烯是一種較好的車輪支架材料，能夠取代鋁壓鑄件。

表1　兩種材料參數(shù)對比

Saral Bhanshali. SAE 2014-28-0010.

編譯：張永赫