膠粘聚合物-金屬汽車發(fā)動機罩

Andre Camboa et al.SAE 2016-01-0350.

編譯：王祥

采用輕質(zhì)材料替代原本的金屬材料是實現(xiàn)汽車輕量化的一種主要方法。提出了一項開發(fā)新材料發(fā)動機罩的工程，旨在通過使用聚雙環(huán)戊二烯替代原本的金屬材料車身覆蓋件，在保證覆蓋件力學(xué)性能的前提下，實現(xiàn)汽車輕量化。對這種替換帶來的成本效益、質(zhì)量減輕和結(jié)構(gòu)完整性進(jìn)行了評價。

該項目主要考慮將聚雙環(huán)戊二烯應(yīng)用在汽車發(fā)動機罩上，發(fā)動機罩尺寸為1090×550×80mm。為了保證發(fā)動機罩具有足夠的結(jié)構(gòu)強度，仍使用金屬材料制造發(fā)動機罩框架。由于不同的框架結(jié)構(gòu)所表現(xiàn)的結(jié)構(gòu)強度不同，因而共設(shè)計了3種不同的框架結(jié)構(gòu)，如圖1所示。為了保證項目研究結(jié)果的可用性，需要考慮金屬材料框架的選擇以及聚雙環(huán)戊二烯類型的選擇。考慮金屬材料的力學(xué)性能，主要選擇EN10152 DC04+ZE鋼和AW 5754-H111鋁合金。由于Telene?1650系列聚雙環(huán)戊二烯具有易于調(diào)整的密度和力學(xué)性能，因而將其作為項目材料。為保證金屬材料和聚雙環(huán)戊二烯的連接，采用甲基丙烯酸甲酯作為膠粘劑連接。

采用有限元仿真方法對3種不同金屬框架材料構(gòu)成的發(fā)動機罩的結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)強度和質(zhì)量分析。仿真結(jié)果表明：第1種框架結(jié)構(gòu)適合承載彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，產(chǎn)生的位移變形量最小；第2種框架結(jié)構(gòu)的輕量化效果最為明顯；第3種框架結(jié)構(gòu)能夠承載各種方向上的載荷，且結(jié)構(gòu)強度最大。與傳統(tǒng)發(fā)動機罩相比，在相同結(jié)構(gòu)強度下，新設(shè)計的發(fā)動機罩質(zhì)量減輕了6%～12%。在實際應(yīng)用時，可采用傳統(tǒng)點焊進(jìn)行金屬框架的制造，利用反應(yīng)注塑成型工藝進(jìn)行聚雙環(huán)戊二烯的鋪層，膠粘后采用三維掃描設(shè)備，檢測制造過程可能產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)幾何差異。