روش های تولید کامپوزیت ها و مزایای آن در صنعت خودرو

مرجع پلیمر در بازار ایران: صنعت کامپوزیت یکی از صنایع رو به رشد در عرصه مواد مهندسی است. امروزه به خاطر مزایایی که کامپوزیت ها نسبت به فلزات دارند، توسعه زیادی پیدا کرده اند. از جمله می توان به کاربرد قطعات کامپوزیتی در صنعت خودرو اشاره کرد. اکثر قطعاتی که در خودرو کاربرد دارند فلزی هستند، اما فلزات محدودیت هایی دارند که راه را برای استفاده از قطعات کامپوزیت در صنعت خودرو باز کرده است.کامپوزیت های مورد استفاده در صنعت خودرو بیشتر از نوع کامپوزیت های زمینه پلیمری هستند. این کامپوزیت ها از مواد ترمو ست (گرما سخت) و ترمو پلاستیک (گرما نرم) تشکیل شده اند که توسط الیاف شیشه تقویت می شوند.

مزایا و صرفه جویی ها در بکارگیری کامپوزیت ها

به علت مزایایی که قطعات کامپوزیتی نسبت به قطعات فلزی دارند و صرفه جویی هایی که در اثر استفاده از آنها ایجاد می شود، هر روز قطعات بیشتری از خودرو به قطعات کامپوزیتی تبدیل می شود.

در فلزات امکان ریخته گری با ضخامت های کم را نداریم. اگر با ورق نیز به شکل دهی قطعه بپردازیم، دور ریز زیاد دارد و ضایعات را زیاد می کند. در صورتی که برای کامپوزیت ها این محدودیت وجود ندارد و به خاطر قدرت سیلان بالا می توانند تمام قالب را پر کرده و شکل قطعه مورد نظر را کامل کنند.

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

سبکی:

این قطعات به خاطر وزن مخصوص کم دارای وزن کمتری نسبت به قطعات فلزی هستند. وزن تا حدود نصف و حتی بیشتر کاهش پیدا می کند. طبیعتاً این کاهش وزن در کاهش مقدار سوخت و استفاده از موتورهایی با قدرت کمتر و کوچک تر موثر خواهد بود. این مساله باعث صرفه جویی در مصرف سوخت و در نتیجه کاهش آلودگی می گردد.

خواص مکانیکی بالا:

به همان نسبت که وزن قطعات کم می شود، مقاومت مکانیکی آنها در ابعاد مختلف افزایش می یابد و به طور متوسط در تمام خواص مکانیکی خواص بهتری نسبت به فلزات از خود نشان می دهند. این مسئله باعث افزایش عمر قطعات خواهد شد.

مقاومت در برابر خوردگی:

بر خلاف فلزات تأثیر مواد نمکی و شیمیایی و اکسید شدن در قطعات کامپوزیتی کم است یا اصلاً وجود ندارد که 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.

سرمایه گذاری کم:

بر خلاف قطعات فلزی برای تولید قطعات با استفاده از کامپوزیت ها سرمایه گذاری کمتری لازم است. به طور مثال اگر برای تولید یک قطعه از فلز چند قالب لازم باشد، برای تولید همان قطعه با کامپوزیت، از یک یا دو قالب بیشتر استفاده نمی شود.

سهولت تولید:

این قطعات را می توان با ماشین آلات کمتر و با سهولت بیشتری نسبت به فلزات و با تعداد بیشتری تولید کرد.

روش های مختلف تولید کامپوزیت ها

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

روش های دستی (Hand Lay-up):

این روش، روش پیچیده ای نیست و تیراژ پایین دارد. این روش برای قطعات ساده که انتظار بالایی از نظر خواص مکانیکی از آنها نداریم استفاده می شود، مانند شناورها، قایق ها، گلدان ها و اتاقک ها.

روش:RTM یا Resin Transfer Molding:

در این روش یک قالب از جنس زرین داریم که 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 کمتری نسبت به روشSMC دارد. RTM نسبت به روش دستی به سرمایه گذاری بیشتری نیاز دارد.

روش SMC یا Sheet Molding compound:

در این روش ابتدا مواد ترموست (گرما سخت) با الیاف شیشه تقویت شده و سپس به صورت ورق در می آید و سپس تحت گرما و فشار در قالب پرس شده و شکل می گیرد.

روش GMT یا Glass Matt reinforced Thermoplastic:

در این روش مواد ترموپلاستیک (گرما نرم) با پارچه ای از فایبر گلاس مسلح شده و تحت فشار شکل می گیرند.

روش FW یا Filament Winding:

این روش عمدتاً برای تولید قطعات مدور استفاده می شود که به صورت پیوسته تولید می شوند، مثلا 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.

روش BMC یا Bulk Molding Compound:

توده ای از خمیر که شامل مواد پلیمری و فایبرگلاس می باشد، تحت فشار به قالب تزریق می شود.

روش LFT یا Long Fiber Thermoplastic:

در این روش مواد ترموپلاستیک با الیاف شیشه در داخل اکسترودر مخلوط می شوند و پس از خروج از اکسترودر تحت فشار، قطعه شکل نهایی را به خود می گیرد.

روش های SMC و GMT بیشتر در ساخت قطعات در صنعت خودرو کاربرد دارند. امروزه تمام بدنه خودرو از روش SMC تولید می شود. به طور مثال می توان به خودرورنو مدل spas اشاره کرد که تمام بدنه آن کامپوزیتی 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 که معمولا از کامپوزیت ها ساخته می شوند.

منبع: پایگاه اطلاع رسانی قطعه سازان