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

Asahi Kasei đề xuất một cấu trúc đa vật liệu tích hợp nhựa polyamide LEONA™ (PA-GF) và Băng đơn hướng (Băng UD) tẩm nhựa polyamide để giảm đáng kể trọng lượng ở các bộ phận kết nối ô tô (tay treo) khi cần độ bền và cường độ cao.

Sự kết hợp giữa nhựa polyamide LEONA™ với băng keo UD mang lại một số lợi thế quan trọng để 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 dính 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

Hiệu ứng gia cường độ bền của Băng UD ngăn ngừa hỏng hóc thành phần do đường hàn, là những khuyết tật phát sinh do sự hợp lưu của các dòng nhựa nóng chảy trong quá trình ép phun. Điều này giúp tăng độ bền và độ cứng cũng như phân tán ứng suất.

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

Như thể hiện trong biểu đồ bên dưới, một mô hình đơn giản cho thấy các bộ phận kết nối ô tô được làm từ sự kết hợp giữa nhựa polyamide LEONA™ và băng keo UD có độ bền và độ chắc chắn cao hơn đáng kể so với các bộ phận chỉ được làm từ nhựa PA gia cố 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 về độ bền của một phần và Băng UD hầu như không có xu hướng tách khỏi vật liệu gốc do sự khác biệt về tốc độ giãn nở vì 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 định hình sẵn thành một vòng và lắp vào bên trong khuôn trước khi đúc; trong quá trình đúc, Băng UD sẽ kết dính ngay lập tức với nhựa polyamide LEONA™ gia cố GF để tạo ra cấu trúc vật liệu nguyên khối. Kỹ thuật sản xuất này đảm bảo sản xuất 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 gồm nhựa polyamide LEONA™ + Băng keo UD thay thế cho kim loại để kết nối các bộ phận đòi hỏi độ bền và cường độ cao, vui lòng liên hệ với chúng tôi.