كاربرد كامپوزیت ها در صنعت خودرو سازی

كاربرد كامپوزیت ها

صنعت كامپوزیت یكی از صنایع رو به رشد در عرصه مواد مهندسی است. امروزه به خاطر مزایایی كه كامپوزیت ­ها نسبت به فلزات دارند ، توسعه زیادی پیدا كرده­اند. از جمله می­توان به كاربرد قطعات كامپوزیتی در صنعت خودرو اشاره كرد.
اكثر قطعاتی كه در خودرو كاربرد دارند فلزی هستند ، اما فلزات محدودیت ­هایی دارند كه راه را برای استفاده از قطعات كامپوزیت در صنعت خودرو باز كرده است. كامپوزیت­های مورد استفاده در صنعت خودرو بیشتر از نوع كامپوزیت ­های زمینه پلیمری هستند. این كامپوزیت ‌ها از مواد ترمو­ست (گرما­سخت) و ترمو پلاستیک (گرمانرم) تشكیل شده­ اند كه توسط الیاف شیشه تقویت می ­شوند.

* مزایا و صرفه ­جویی ­ها

به علت مزایایی كه قطعات كامپوزیتی نسبت به قطعات فلزی دارند و صرفه ­جویی ­هایی كه در اثر استفاده از آن ها ایجاد می­ شود ، هر روز قطعات بیشتری از خودرو به قطعات كامپوزیتی تبدیل می­شود. در فلزات امكان ریخته­ گری با ضخامتهای كم وجو ندارد. اگر با ورق نیز به شكل ­دهی قطعه پرداخته شود ، دور­ ریز زیاد دارد و ضایعات را زیاد می كند. در صورتی كه برای كامپوزیت ­ها این محدودیت وجود ندارد و به خاطر قدرت سیلان بالا می­ توانند تمام قالب را پر كرده و شكل قطعه مورد نظر را كامل كنند.

در زیر به بعضی از مزایا و صرفه ­جویی ­های ناشی از استفاده از مواد كامپوزیت در صنعت خودرو ، اشاره شده است:

1- سبکی:

این قطعات به خاطر وزن مخصوص كم دارای وزن كمتری نسبت به قطعات فلزی هستند. وزن تا حدود نصف و حتی بیشتر كاهش پیدا می­كند. طبیعتاً این كاهش وزن در كاهش مقدار سوخت و استفاده از موتورهایی با قدرت كمتر و كوچک تر موثر خواهد بود. این مساله باعث صرفه ­جویی در مصرف سوخت و در نتیجه كاهش آلودگی می­گردد.

۲- خواص مكانیكی بالا:
به همان نسبت كه وزن قطعات كم می شود ، مقاومت مكانیكی آنها در ابعاد مختلف افزایش می یابد و به­ طور متوسط در تمام خواص مكانیكی خواص بهتری نسبت به فلزات از خود نشان می­ دهند. این مسئله باعث افزایش عمر قطعات خواهد شد.

3- مقاومت در برابر خوردگی:

بر خلاف فلزات تاثیر مواد نمكی و شیمیایی و اكسید شدن در قطعات كامپوزیتی كم است یا اصلاً وجود ندارد كه باعث صرفه ­جویی در هزینه­ های نگهداری و افزایش عمر قطعات می ­شود و استفاده از قطعات در محیط­ های مرطوب را برای مدت طولانی فراهم می ­نماید.

4- سرمایه­ گذاری كم:

بر خلاف قطعات فلزی برای تولید قطعات با استفاده از كامپوزیت­ها سرمایه­­­گذاری كمتری لازم است. به­طور مثال اگر برای تولید یک قطعه از فلز چند قالب لازم باشد ، برای تولید همان قطعه با كامپوزیت ، از یک یا دو قالب بیشتر استفاده نمی ­شود.

5- سهولت تولید:
این قطعات را می ­توان با ماشین آلات كمتر و با سهولت بیشتری نسبت به فلزات و با تعداد بیشتری تولید كرد.

* روشهای تولید

با توجه به­ نوع قطعه و خواص مورد نظر ، در قطعات كامپوزیتی با زمینه پلیمر ، روش ­های مختلفی برای تولید وجود دارد. در زیر به شرح بعضی از آن­ ها پرداخته­ شده است:

1) روش های دستی (Hand Lay-up): كه روش پیچیده ­ای نیست و تیراژ پایین دارد. این روش برای قطعات ساده كه انتظار بالایی از نظر خواص مكانیكی از آن ها نداریم استفاده می­ شود ، مانند شناورها ، قایق ها، گلدانها و اتاقكها.

2) روش (RTM (Resin Transfer Molding: در این روش یک قالب رزینی وجود دارد كه پارچه­ ای از فایبرگلاس در آن قرار می ­گیرد و سپس رزین تزریق می گردد. این روش از دقت و صافی سطح بیشتری نسبت به روش دستی برخوردار است. ولی چون فشار بالا نیست به هم پیوستگی كمتری نسبت به روش SMC دارد. RTM نسبت به روش دستی به سرمایه­گذاری بیشتری نیاز دارد.

3) روش: (SMC (Sheet Molding compound: در این روش ابتدا مواد ترموست (گرماسخت) با الیاف شیشه تقویت شده و سپس بصورت ورق در می آید و سپس تحت گرما و فشار در قالب پرس شده و شكل می گیرد.

4) روش (GMT (Glass Matt reinforced Thermoplastic: در این روش مواد ترمو پلاستیک (گرمانرم) با پارچه ­ای از فایبر گلاس مسلح شده و تحت فشار شكل می ­گیرند.

5) روش (FW (Filament Winding: این روش عمدتاً برای تولید قطعات مدور استفاده می شود كه به صورت پیوسته تولید می ­شوند ، مثلاٌ برای تولید لوله ­ها، به دور هسته­ ای استوانه­ ای ، فایبر گلاس آغشته به رزین پیچیده می ­شود و بعد مواد تحت گرما حالت نهایی به خود می گیرند.

6) روش (BMC (Bulk Molding Compound: توده ­ای از خمیر كه شامل مواد پلیمری و فایبرگلاس می­باشد ، تحت فشار به قالب تزریق می شود.

7) روش (LFT (Long Fiber Thermoplastic: در این روش مواد ترمو پلاستیک با الیاف شیشه در داخل اكسترودر مخلوط می ­شوند و پس از خروج از اكسترودر تحت فشار ، قطعه شكل نهایی را به خود می­گیرد.

روش­ های SMC و GMT بیشتر در ساخت قطعات در صنعت خودرو كاربرد دارند. امروزه تمام بدنه خودرو از روش SMC تولید می ­شود. به ­طور مثال می ­توان به خودرو رنو مدل spas اشاره كرد كه تمام بدنه آن كامپوزیتی است. سپرها ، سینی زیر موتور ، قطعات زیر خودرو (Under body cover) ، سقف خودور ، قاب چراغ­ ها ، سینی جا چراغی ، جای فن و غیره از جمله قطعاتی هستند كه معمولاٌ از كامپوزیت ­ها ساخته می ­شوند.

منبع: شبکه تحلیلگران تکنولوژی ایران

————————————————————————————

این مطلب را نیز بخوانید
پیشنهاد سردبیر : نقشه های فرش ماشینی چگونه طراحی می شوند؟