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车灯外壳为什么是塑料的?
这个有多点原因,塑料的弹性比玻璃强,不是剧烈撞击情况下游缓冲不会轻易破碎,即使破碎掉在路上对路人动物之类造成很强的伤害。质量轻,塑料灯壳约较玻璃灯壳轻0.5~1.4公斤。耐腐蚀,耐冲击性好,透明度高,绝缘性好,导热低,机械性能好,可塑性强,易成型加工。
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塑料在车灯中的应用
1.PC(聚碳酸酯)
PC在车灯上的应用很广,根据相关数据,我们知道,PC系列材料在大灯中的塑料类材料中占比50%左右(重量比)。在车灯中,PC主要应用在前照灯和雾灯的透镜及外配光镜。
为什么是PC?PC,聚碳酸酯,具有优异的冲击性性和透明性,力学性能和电绝缘性能好,使用温度广泛,尺寸稳定性高,耐蠕变性高。
车灯内部结构导致不同部位具有一定的温度差,部分反射镜和饰圈的温度可能会达到100—190℃,所以在选材时一般都会选择PC和PC-HT。2.PP(聚丙烯)
车灯中应用的PP多是改性PP,在车灯塑料类材料中占比30%左右(重量比)。比如尾灯的后盖、饰板和线束导槽(PP-T20)、前照灯的壳体和后盖,一般采用的是PP。目前来说,PP是前照灯壳体的主要材料。
PP的电绝缘性和耐化学腐蚀性强,耐疲劳性好,在通用塑料中它的力学性能和耐热性最高,另外,相对于其他塑料来说,还具备价格优势。
3.PBT/PET
PBT在车灯中一般应用在前照灯的饰圈、调节装置中的支架。PBT和ASA改性后再加玻纤增强可以用来做雾灯的壳体。力学性能与PA、POM相似,摩擦系数小,自润滑性好,热稳定性和化学稳定性好,电绝缘性优异,刚性和硬度高,冲击好,尺寸稳定性高,耐热性好。
装饰圈材料过去一直以耐热PC材料为主,近年来逐渐被PBT/PET所替代。PBT/PET车灯材料相对于耐热PC突出的特点是耐热高、加工性好、成本低。该材料表面光泽高;具有优良的加工稳定性及良好的耐水解性;具有优异的流动性和耐热性能;材料价格与耐热PC相比,可以大幅降低系统成本,一般可以降低40%左右。需要注意的是,上述装饰圈材料均需要采用真空蒸镀技术对产品进行金属化处理。
4.PA(尼龙)
车灯中用到的PA一般是PA+GF,车灯中普通的螺钉调节或者支架使用PA6+GF或者PA66+GF。芳香族的PA比普通PA具有更高的耐热温度和强度,车灯中一些重要的调节结构和内部支架也会用到一些芳香族PA加玻纤。
5.PMMA
PMMA,俗称亚克力或有机玻璃,是一种高度透明的无定型热塑性材料。光学性能优异,透光率可达90%-92%,折射率1.49,耐候性好,表面硬度高和及综合性能优异,主要用作光学透明制品。尾灯外配光镜和车内氛围灯的光导材料。
好了,问题来啦!汽车前大灯灯罩为什么选用PC而不是PMMA?
PC和PMMA是都具有高透明度和良好的加工特性,但是在车灯的应用上却又一些区别。首先,在耐热温度上,PC一般可以达到130℃,而PMMA只有100℃左右。其次,PC材料的韧性比较好,而PMMA材料很脆,受撞击易碎。最后单价上PC要高于PMMA,且成形时的流动性也不如PMMA。一般情况下, 前大灯的灯罩都是PC的,这主要是由于前大灯的照度高,散发的热量大,而且处于整车的前方,这就需要一种既耐热又能够抗冲击的材料。后尾灯的灯罩一般都是 PMMA的,除了廉价的因素外,后尾灯一般都是单机能信号灯组合体,需要红色和透明双色相间,所以流动性好的PMMA就是不二之选了。
6.ABS、PC/ABS
在车灯领域,ABS一般是与PC材料进行改性后使用,根据使用温度和冲击性能的不一样来决定ABS中PC含有量的比例。ABS、PC/ABS一般用于尾灯壳体和饰板。
7.BMC、PEI、PEEK、PPS、LCP等材料
车灯反射镜主要采用BMC和 PET等材料。BMC是一种新型材料,具有热固性塑料和增强工程塑料的优点。注射成型时能够同时均匀流动,在极短时间内就可一次成型,具有高刚性和高强度,良好的成型收缩及尺寸精度稳定性。
基于BMC上述的特性,一般前大灯的反射镜采用BMC。前大灯的主要功能是照明前方道路,保证车辆正常地行驶,反射镜配合相应的灯泡可以射出近光和远光两种光形,且近光要有明暗清晰的分界线和高照度,所以BMC良好的成型收缩及尺寸精度稳定性能够满足这一点。后尾灯一般采用PET、PC等材料,或者直接从灯毂上成型出来。后尾灯是信号灯机能的结合体,尺寸精度不像前大灯要求那么高,但如果可以从灯罩直接看到反射镜的话,反射镜上的反射面必须要设计美观,保证点灯后产生独特的光形。
3车灯材料的发展趋势
未来的车灯将会向着简约、轻量化、高耐热、环保趋势发展,对于材料的选用来说,以下3点是车灯材料在未来要加强和突破的要点。
1.透镜材料,使光有效均匀地散射,高光分散性;
2.散热,可以透红外的材料作为前照灯或雾灯的壳体;
3.外部车灯的耐候性从3年逐步过渡到5年,要求材料(涂层)要具备更优异的耐候性和耐温性。
]]>为此,保时捷公司与其他八个项目伙伴启动了一个相应的项目。开发FuPro技术的德累斯顿工业大学轻量化和塑料技术研究所(ILK)在该项目中发挥了主导作用。除了进一步开发所需的生产技术外,还计划对可持续性评估进行广泛研究,作为项目的一部分。这是因为与单体铝结构或单体镁结构相比,纤维增强热塑性塑料与局部金属负荷投入相结合,可以在材料的整个生命周期内减少对环境的影响。
通过一个由短、长和连续纤维强化半成品组成的单一材料系统,设计师也获得了最大的设计自由。这种构造的一个主要优势是其可回收性和由此产生的对气候中和轻量化的贡献。同时,由于其整体性,该构造具有相当大的经济潜力。
为了充分利用这一点,整个生命周期价值链上的各个制造技术仍然需要在能源消耗和加工时间方面进行优化。此外,以前连接塑料部件和金属嵌件所需的化学附着力促进剂正在被表面的激光结构所取代,以确保可回收的材料流在随后的回收过程中尽可能不受污染。
最后,热塑性塑料的设计也是为了实现无废料生产,对生产过程中产生的边角料进行再加工,并将其重新送入注塑过程。该项目的这些技术目标旨在为FuPro构造进入量产铺平道路。
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此前,已有其它研究团队,甚至大牌汽车制造商在结构电池领域取得的一些有趣进展。比如早在 2013 年,沃尔沃就展示过具有储能潜力的碳纤维车身面板。
若能结合高能量密度电池和放电率惊人的超级电容,电动汽车的两项特性都将得到显著提升。而本文介绍的 UCF 研究项目,就涉及一种具有独特性能的新材料。
材料结构与工艺说明
据悉,这种新材料不仅具有令人印象深刻的储能潜力,还具有可承受意外事故的结构强度。如上图所示,科学家们尝试将带正负电的碳纤维层交替堆叠到了一起。
通过在其中夹上石墨烯片,还可进一步提升其储电能力。再让堆叠结构连接到涂有金属氧化物的电极上,以增加设备的电压和能量密度。
材料机械性能测试 - 拉伸 / 弯曲 / 冲击试验
最终我们见到了这样一种超级电容器 —— 其机械性能如钢铁般坚固,但质量又比铝要轻,且拥有许多电动汽车所需的特性。
若用于典型的车身外壳(兼作电池),其有望将续航里程增加25% —— 从 200 英里(321 公里)轻松提升至 250 英里(402 公里)。
材料的杨氏模量 / 纵向刚度计算
研究者 Kowsik Sambath Kumar 指出:“当前电池占据了 EV 重量的三四成,但若换用新型储能复合材料,便可在不增加电池重量的情况下增加续航里程,或保持同等续航而减轻车重。此外,该材料具有极高的抗拉伸、弯曲、冲击强度。”
得益于类似超级电容器的特性,新材料还可快速释放电,从而极大地推动电动汽车的加速表现。更棒的是,新材料无毒且不易燃,对于道路安全也有着相当重要的意义。至于充放电循环寿命,也是传统 EV 动力电池的十倍。
冲击试验后断裂的样品
研究者 Jayan Thomas 补充道:“与以往存在有毒物质、易燃有机电解质、低生命周期等性能较差的解决方案相比,新材料无疑是一个巨大的进步。”
展望未来,科学家们还希望将这项技术运用到无人机、便携式可穿戴设备(如智能眼镜 / VR 头显),甚至畅想在太空环境中的卫星上使用。
Deepak Pandey 指出:“通过取代笨重的电池组,新型复合材料可让立方体卫星变得更加轻巧,从而节省每次数千美元的发射费用,或者将省下的空间用于容纳更多传感器、测试设备和卫星功能组件。”
文章来源:cnBeta
]]>碳纤维增强热塑性复合材料具有优越的综合力学性能(高比强度、高比模量、高疲劳性能、低热涨系数、高韧性和损伤容限)、优异的阻燃性能和低的烟气毒性,同时CFRTP无需低温储存、可回收、可焊接,正在成为继铝合金、高强钢之后的新一代轻量化材料。国外已开展了将CFRTP材料应用于车身、机身的尝试。图a展示了由日本帝人株式会社使用其开发的SereeboCFRTP制造的一款全碳纤维车身概念车,车身重量仅47 kg。图b为日本新能源产业技术综合研发机构与名古屋大学国立复合材料研究中心研发出的世界首个CFRTP汽车底盘。2019年,美国通用汽车将CFRTP用于制造其GMC皮卡车的拖斗,如图c所示。这是全球首次实现CFRTP在车身部件中的大规模应用。在欧盟“清洁天空”计划支持下,采用碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)制造了机身面板演示器,如图d所示。
CFRTP在车身和机身制造中的应用与探索
由于CFRTP的热塑性基体具有反复加热软化和冷却硬化的性能,焊接技术在实现CFRTP构件装配具有更大优势。针对CFRTP的焊接技术主要包括激光焊、搅拌摩擦焊、电阻焊、感应焊以及超声波焊。在各类方法中,超声波焊具有高效、清洁、成本低、操作灵活、易于实现自动化等特点,被认为是最适合焊接热塑性材料的方法。上图中所示的概念车、汽车底盘和皮卡拖斗,以及机身面板试验件均采用了超声波焊技术进行连接。从超声波焊接基本过程、接头形式、数值模拟、质量监控以及热塑/热固异种材料连接五个方面梳理了CFRTP超声波焊接研究现状,主要结论及展望如下:
(1)针对大尺寸CFRTP结构件的超声波连续焊接关键技术(网状导能筋)及装备开发(超声波焊接机器人)正在成为CFRTP超声波焊接领域的研究重点与国际前沿。其中,网状导能筋在连续焊中展现出较强的应用潜力,但仍无法完全克服连续焊接过程中接头不均匀性问题。网状导能筋的形状设计及其与焊接参数的匹配关系有待系统性研究。
(2)非传统导能筋的CFRTP超声波焊接接头设计是国内外学者的研究热点,尤其以平导能筋超声波焊接和无导能筋超声波焊接的所受关注度最高。多数研究指出使用平导能筋能够提高接头质量,提高焊接效率;但也有研究发现平导能筋的表现不如传统导能筋,需要对平导能筋的适用范围进行进一步研究。对于无导能筋超声波焊,如何避免“幽灵焊点”依然是无导能筋超声波焊接中面临的主要问题。通过对表面进行打磨或者采用“预热法”、“预变形法”并不一定适合于大规模生产,“压边力法”和“不对称焊头法”的通用性有待进一步验证。
(3)在CFRTP超声波焊接数值模拟方面,各项研究均指出产热主要由材料内部粘弹产热和界面摩擦产热组成,且摩擦产热在焊接初期占主导,工件发生粘合后,粘弹产热占主导。然而,目前数值模拟研究的体量、广度和深度均非常有限。例如,目前尚未见到关于接头变形、残余应力的数值模拟,尚未见到不同材料组合、不同接头形式、不同焊接结构下的数值模拟,尚未见到顺序焊和连续焊的数值模拟。此外,目前的数学模型均将材料体系假设为各向同性,未考虑到纤维分布引发的材料属性各项异性对焊接过程的影响。
(4)在CFRTP超声波焊接过程控制与质量监测方面,学者们普遍通过提取焊接过程信号曲线中的某些特征量,随后或通过理论分析,或采用人工智能技术建立这些特征量与焊接过程和接头质量的关系。将人工智能技术与超声波焊接技术进行深入结合,开发智能超声波焊接装备与技术,预计具有良好的发展前景。
(5)在热塑/热固异种材料超声波焊接方面,目前的主流方法是在热固性材料表面共固化一层热塑性粘覆层,然后再通过超声波焊接实现热塑性材料与粘覆层的连接。在该领域也有大量问题有待进一步研究。例如,更多的材料组合有待进一步验证,粘覆层的物性和尺寸对接头强度的影响有待系统研究。共固化方法是否适用大尺寸热塑性与热固性构件的超声波焊接,超声波连续焊是否适用于热塑/热固异种焊接等问题都有待进一步研究。
前景与应用
CFRTP是近年来复合材料领域发展最快的高新材料之一,国内外科研机构和材料企业都投入巨资和人力竞相开展相关研究。随着CFRTP生产技术的不断成熟,制造成本不断下降,国内外部分高校、企业已开展了将CFRTP作为新一代轻量化材料应用于机身、车身制造的探索,其完全有可能大规模应用于航天航空、汽车制造等领域,预计可产生显著的经济和社会效益。
]]>1.顶盖
预制式一体化泵站顶盖由玻璃钢侧盖和可开启的泵站盖板组成。一般来说,它是由压花铝板制成的。盖板内外均为平面,带有防滑图案。配有安全格栅、通风排气管和自动扶梯,并可配有防盗安全锁。
2.玻璃钢桶
即预制式一体化泵站的竖井部分。探地雷达玻璃钢圆筒采用玻璃纤维及其制品作为增强材料,圆筒由机器缠绕而成。
此外,桶外还有2-4个吊耳,便于起吊。
3.基地
预制式一体化泵站的底座与混凝土底板连接,以固定预制泵部件。底部采用凹形设计,能抵抗地下水压力而不变形。同时,当泵再次启动时,泵坑附近的大流速可以达到自清洗效果,消除了人工疏通。基础采用抗浮设计,预留二次灌浆孔,可有效防止泵站上浮。
4.水下泵
潜水泵是预制式一体化泵站中重要的抽水设备。使用时,整个机组潜入水中工作,是实现预制式一体化泵站增压、提升和排水功能的重要组成部分。玻璃钢一体化泵站工程,在当前的市政领域应用颇多,污水领域因为其水质特性,对于泵站的外壳以及自动化要求特别高,同时也要满足方便安装不影响环境的要求。
]]>一体化预制泵站不仅在污水、废水的收集、处理、输送方面有着显著的成效,且建造周期短,安装土建工程小,人工成本低,全智能化控制系统,可以远程监控泵站的运行情况,且方便了后期的维护使用,节省了一定的维护成本,好处不言而喻。
可以用于市政管网的污水提升与输送,生活小区、农村社区的污水收集与输送,道路桥梁的雨水收集与排放,江海湖泊中水资源的循环排放,以及制造业企业中的废水、污水的收集及输送和处理等。
尤其一体化预制泵站用于工业企业污水的排放中,工业企业的污水、废水中含有大量的固体颗粒和长纤维物质等,不能直接排放,且这些废水中还带有各种气味的工业药水味道。泄露出来会对环境造成严重的危害。需要加以处理后才可以排放,使用于工业企业中,一方面可以促进污水、废水的收集,一方面可以对污水、废水给予很好的处理后再输送排放到指定的区域。
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