通過將預(yù)浸料補強粘接到鋁部件上法國Saint Jean Industries公司將鋁質(zhì)懸架轉(zhuǎn)向節(jié)的剛性提高了26%

在汽車或卡車中，用于轉(zhuǎn)向和懸架系統(tǒng)的連接部件，直接影響著車輛的行駛平順性、耐久性和駕駛性。因此，這些部件的性能，直接關(guān)系著駕駛員對車輛質(zhì)量的感知。其中的一個部件是懸架轉(zhuǎn)向節(jié)，它將上、下懸架部件固定到車輪支撐總成上，而且是車輪主軸和輪轂的安裝點。因此，剛性和耐久性是評價該部件的兩個主要性能指標。

法國Saint Jean Industries公司與其附近的Hexcel Les Avenières(美國赫氏公司的歐洲碳纖維增強材料卓越中心)合作，開發(fā)了一種“碳纖維/鋁”的混合材料的懸架轉(zhuǎn)向節(jié)，相比全鋁的轉(zhuǎn)向節(jié)，其剛性增加了26%。作為為汽車、航空、摩托車、重型卡車和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域提供零部件的全球供應(yīng)商，Saint Jean Industries公司是使用鈦、鋁和高強鋼的輕量化解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者。

比如，該公司專利的COBAPRESS技術(shù)，通過對鑄造和鍛造技術(shù)的綜合應(yīng)用，而在鋁部件中實現(xiàn)了更高的性能和更輕的質(zhì)量。對此轉(zhuǎn)向節(jié)而言，該公司需要的是鋁一般的重量和鑄鐵一般的剛性，而這正是碳纖維能夠帶來的不同之處。這種“鋁/CFRP”混合材料的部件并沒有讓部件的體積增大，而只是在部件上增加了幾毫米的厚度，從而能夠適應(yīng)緊湊的安裝空間限制，同時還允許單獨的一種部件設(shè)計能夠在一個汽車系列的多款車型中得到應(yīng)用。這一設(shè)計是與赫氏聯(lián)合開發(fā)的。這種預(yù)浸料補強由多層用于汽車結(jié)構(gòu)的單向HexPly M77快速固化環(huán)氧預(yù)浸料組成，每一層都按不同的方向鋪放。

Saint Jean Industries公司的技術(shù)總監(jiān)Lionel Duperray 解釋說：“轉(zhuǎn)向節(jié)上的載荷很復(fù)雜，包括針對耐久性的沖擊載荷和疲勞載荷。為此，我們建立了一個有限元分析模型(FEM)，但我們沒有復(fù)合材料方面的專業(yè)知識，所以我們與赫氏分享了我們的模型。他們根據(jù)我們的設(shè)計和負載要求，利用他們自己的FEM經(jīng)驗，開發(fā)了復(fù)合材料的鋪放疊層。”

這種預(yù)浸料補強，還提高了轉(zhuǎn)向節(jié)在失效前的最大強度，它是采用赫氏新的Redux 677快速固化環(huán)氧膠膜而被粘接到鋁質(zhì)轉(zhuǎn)向節(jié)上。這種環(huán)氧膠膜專為金屬/碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的大批量模壓成型而開發(fā)，可防止碳與鋁的直接接觸，從而消除了電偶腐蝕的風(fēng)險。

在汽車的大批量生產(chǎn)中，赫氏擁有開發(fā)和生產(chǎn)預(yù)浸料補強的技術(shù)，典型的產(chǎn)率是每分鐘一個補強。Saint Jean Industries公司首先采用其COBAPRESS工藝制造包括轉(zhuǎn)向節(jié)在內(nèi)的所有鋁部件，該公司每年生產(chǎn)的部件超過1500萬個。然后，清洗部件以準備好可用于粘接的表面。接著，將預(yù)浸料補強放到部件上，然后在大約150℃的溫度下在一臺模壓機中固化，這對鋁的微觀結(jié)構(gòu)是沒有影響的。

該公司能夠在不到2min的時間內(nèi)應(yīng)用并固化這種補強，從而輕易地就適應(yīng)了其生產(chǎn)轉(zhuǎn)向節(jié)的自動化加工節(jié)拍。這種補強的轉(zhuǎn)向節(jié)目前還處在開發(fā)的試生產(chǎn)階段。Duperray表示，他們需要一種粘接工具來壓住補強，粘接工具的成本類似于該公司為鑄造和鍛壓工具項目投入的成本。

來源：PT現(xiàn)代塑料