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纖維增強復(fù)合材料FRP在汽車工業(yè)中的應(yīng)用試驗開始于20世紀(jì)60年代,隨著汽車輕量化、節(jié)能、安全問題日益突出,質(zhì)輕、高強、耐熱的FRP已成為汽車工業(yè)中無可替代的材料。FRP用于汽車工業(yè)有如下特性。
(1)相對密度小(1.5—2.0之間),比強度和比剛度大,甚至超過鋼材(見表2—194)。利用此特點,可大幅度減輕汽車自重,滿足降低燃料消耗、節(jié)能的要求。
(2)耐腐蝕性能優(yōu)良,無生銹、腐蝕問題,特別是無寒冷地區(qū)冬季防路面結(jié)冰撒鹽引起的鹽腐蝕之憂。
(3)耐化學(xué)藥品性優(yōu)良,可根據(jù)運輸各種化學(xué)品的需要,選用不同的樹脂制造儲罐車及電動汽車。
(4)吸收沖擊能大,抗沖擊性能好,安全系數(shù)較大。
(5)熱導(dǎo)率低(僅為金屬的百分之一),保溫性好,適于制造冷藏車。此外,電絕緣性能好,可將電線直接埋沒于FRP板材中。
(6)可自由著色。
(7)可以將不同厚度的零件、凸起部、筋、棱等一體成型,減少零部件數(shù)和裝配工序。
(8)設(shè)計靈活,可在滿足美觀的前提下,制成各種形狀的曲面。強度、剛度調(diào)節(jié)余地大,可根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、受力情況,通過樹脂、纖維品種、配比及編織排列方式進行調(diào)整,達到最優(yōu)化。
(9)耐熱性、耐燃性差。
(10)FRP的材料制造和制品成型往往是同時完成的,F(xiàn)RP材料的特性受到原材料種類、組成、成型方法和成型工藝條件、試驗方法等多因素影響,物性離散性大,可靠性差,將給設(shè)計帶來諸多不確定因素。
(11)只能用鉚接或機械連接,不能焊接,與黏結(jié)、涂裝等有關(guān)的二次加工性差。
(12)成型速度慢,SMC的固化時間一般需2—3min,生產(chǎn)效率低,無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)要求。
(13)一般只能用目視和敲打等經(jīng)驗方法監(jiān)測質(zhì)量,難以用超聲波、X射線探傷等無損檢驗方法。
(14)回收利用困難,特別是熱固性塑料FRP更成問題。