Đề xuất cấu trúc đa vật liệu kết hợp nhựa polyamide LEONA™ và UD Tape để thay thế kim loại trong các bộ phận kết nối ô tô

Đề xuất cấu trúc đa vật liệu kết hợp nhựa polyamide LEONA™ và UD Tape để thay thế kim loại trong các bộ phận kết nối ô tô

Asahi Kasei đề xuất cấu trúc đa vật liệu tích hợp nhựa polyamide LEONA™ (PA-GF) và Băng một chiều (UD Tape) được tẩm nhựa polyamide để giảm đáng kể trọng lượng trong các bộ phận kết nối ô tô (cánh tay treo) nơi có độ bền và độ bền cao được yêu cầu.

Sự kết hợp giữa nhựa polyamit LEONA™ với Băng UD mang lại một số lợi ích chính cho việc kết nối các bộ phận:

Để dự đoán độ bền hư hỏng của tay treo được chế tạo bằng nhựa, chúng tôi đã tiến hành mô phỏng độ bền, tính đến tính bất đẳng hướng của vật liệu ở nhiệt độ 80°C và độ ẩm tương đối 50% để phản ánh môi trường nóng ẩm trong xe chạy xăng. Các kết quả, được tóm tắt trong bảng bên dưới, chỉ ra rằng các bộ phận bằng nhựa có thể có độ bền phá hủy do nén thấp hơn nhưng độ bền phá hủy khi kéo cao hơn các bộ phận bằng nhôm. Tay treo được chế tạo bằng nhựa dự kiến sẽ có độ bền hỏng hóc cao hơn nữa đối với xe điện, nơi không có tác động làm nóng của khí thải.

[Kết quả mô phỏng cường độ ở 80°C và độ ẩm tương đối 50%]
​

Người mẫu	Tải trọng kéo đứt (kN)	Tải lỗi nén (kN)
Nhôm rèn	44.6	58.4
Băng PA-GF+UD	73.4	39.0

Asahi Kasei hy vọng rằng thành phần đa vật liệu lai này sẽ tìm thấy các ứng dụng không chỉ trong các loại bộ phận kết nối ô tô thường được làm từ nhôm hoặc các kim loại khác (bao gồm tay treo, giá đỡ động cơ, thanh mô-men xoắn và liên kết ổn định) mà còn trong các khung kết cấu cho các sản phẩm như máy bay không người lái, cánh tay robot và các thiết bị di chuyển cá nhân như xe máy điện.

Ưu điểm 1: Ngăn ngừa hư hỏng linh kiện do đường hàn

Tác dụng tăng cường độ bền của Băng UD ngăn ngừa hư hỏng linh kiện do đường hàn gây ra, là các khuyết tật do sự hợp lưu của dòng nhựa nóng chảy trong quá trình ép phun. Điều này giúp tăng cường sức mạnh và độ cứng và phân tán căng thẳng.

Ưu điểm 2: Tăng sức mạnh và độ bền đáng kể

Như được minh họa trong biểu đồ bên dưới, một mô hình đơn giản chỉ ra rằng các bộ phận kết nối ô tô được làm từ sự kết hợp giữa nhựa polyamide LEONA™ và Băng UD mang lại độ bền và độ bền cao hơn đáng kể so với các bộ phận chỉ được làm từ nhựa PA được gia cố bằng GF.

Ngoài ra, các thử nghiệm chu kỳ nhiệt (500 chu kỳ, phạm vi nhiệt độ -40°C đến +90°C, 50% RH) cho thấy hầu như không có sự suy giảm độ bền từng phần và hầu như không có xu hướng khiến Băng UD tách ra khỏi vật liệu gốc do sự khác biệt về tốc độ giãn nở nhiệt.

Ưu điểm 3: Giảm chi phí kiểm soát quy trình và giảm lượng khí thải CO₂ từ quy trình sản xuất

Như minh họa bên dưới, Băng UD được tạo hình sẵn thành vòng và lắp vào bên trong khuôn trước khi đúc; trong quá trình đúc khuôn, Băng UD kết hợp ngay lập tức với nhựa polyamide LEONA™ được gia cố bằng GF để tạo ra cấu trúc vật liệu nguyên khối. Kỹ thuật sản xuất này đảm bảo sản xuất có hiệu quả cao.

Việc sản xuất tay treo theo cách này giúp đơn giản hóa quy trình sản xuất và giảm chi phí kiểm soát quy trình so với việc rèn các bộ phận từ nhôm (các bộ phận nguyên bản). Cách tiếp cận này cũng có thể giảm 50-70% lượng khí thải CO₂ từ quá trình sản xuất.

Nếu bạn quan tâm đến cấu trúc đa vật liệu của nhựa polyamide LEONA™ + Băng UD của chúng tôi để thay thế cho kim loại để kết nối các bộ phận đòi hỏi độ bền và độ bền cao, vui lòng liên hệ với chúng tôi.