머리말

자동차는 중요한 교통수단으로서 가족여행 등에서 중요한 역할을 하고 있습니다.

이 단계에서는 사람들의 삶의 질이 향상되고 더 높은 삶의 질을 추구함에 따라 자동차 성능에 대한 새로운 요구 사항이 생겼습니다. 자동차회사는 국민의 요구에 부응하기 위해 자동차의 설계 및 개발을 적극적으로 추진하고 있으며, 소재, 디자인 방법 등의 측면에서도 끊임없이 노력하고 있다.

오늘날 자동차 경량화가 자동차 디자인의 주요 방향이 되었으며, 자동차 경량화 목표를 실현하려면 소재 혁신이 반드시 이루어져야 합니다. 따라서 자동차 차체 구조부품 개발의 응용과정에서는 자동차 차체 구조부품 소재의 응용과정에서 경량화 목표와 품질기준 요구사항을 적극적으로 모색해야 한다.<17

열가소성 복합재료기존 소재에 비해 성능이 우수하고 자동차 경량화라는 목표를 달성할 수 있어 현재 자동차 차체 구조 부품의 응용 및 개발에 사용되고 있다.

본 논문은 자동차 차체 구조부품에 대한 열가소성 복합재료의 응용 및 개발을 분석한 것이다.

현재 자동차산업의 지속가능한 발전이 직면한 주요 과제는 에너지 안보, 에너지 절약, 배출가스 저감이다. 자동차 에너지 소비 문제를 실제로 해결하기 위해서는 여전히 자동차의 경량화부터 시작해야 합니다. 탄소섬유 복합재료의 기계적 성질은 매우 우수하고 피로 저항성은 금속 조건의 밀도보다 확실히 우수하므로 탄소섬유 재료는 자동차 경량화 구현에서 첫 번째 선택이 되어야 합니다.

현재 시장을 요약하면, 자동차의 90% 이상이 탄소섬유복합재료 사용 시 열경화성 수지계를 사용하고 있으며, 이러한 재료의 후속 재활용에 문제가 있으며, 열가소성 탄소섬유 복합재료는 이에 대한 좋은 해결책이 될 수 있다. 문제. 연속 섬유 강화 열가소성 복합재의 기계적 특성이 더욱 뛰어나고 성형이 이루어졌습니다. 그러나 공정 특성의 한계로 인해 일부 특수 구조의 성형 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 이 단계에서는 주로 사출 성형을 통해 문제를 해결하지만, 이렇게 형성된 제품의 기계적 특성은 이상적이지 않습니다. 성형 공정과 사출 성형 공정은 서로 결합되어 연속 섬유 강화 열가소성 복합 재료를 골격으로 한 다음 사출 성형을 통해 복잡한 구조 성형을 수행하면 열가소성 복합 재료를 자동차에 사용하는 경우 고유한 장점이 있습니다. 신체 구성 요소가 더욱 중요해집니다.

1. 열가소성 복합재료


자동차 차체 부품의 설계 및 개발 과정에서 열가소성 복합재료를 최대한 활용하기 위해서는 열가소성 복합재료에 대한 종합적인 인식과 이해가 필요하다.

정의에 따르면 열가소성 복합재료라 불리는 것은 열가소성 수지를 모재로 하고 각종 섬유를 보강재로 한 복합재료를 말한다. 열가소성 복합재료의 분류를 분석한다. 수지 매트릭스와 복합재의 특성에 따라 열가소성 복합재는 주로 두 가지 범주로 나뉩니다. (1) 고성능복합재료 : 탄소섬유, 아라미드섬유, 폴리페닐렌설파이드 등 우수한 섬유질의 고성능 열가소성 수지를 보강한 것을 말한다. 비강도, 비탄성률이 높아 200℃ 이상에서 장기간 사용이 가능합니다.
(2) 범용복합재료 일반적으로 유리섬유를 보강한 열가소성수지 및 현재 널리 사용되고 있는 PP, PE, PVC 등의 제품을 말한다.

실제로는 열가소성 복합재료의 효과적인 활용을 강조할 필요가 있지만, 열가소성 복합재료의 특성에 대한 이해도 필요하다. 현재의 실제 연구에 따르면 열가소성 복합재는 다음과 같은 6가지 특성을 가지고 있습니다.

(1) 밀도가 작고 강도가 높으며 기계적 성질이 우수하다.
(2) 성능설계성이 있는 것. 열경화성 복합재에 비해 열가소성 수지의 종류가 많고 선택의 폭도 넓어 디자인성이 좋습니다. 또한 합리적인 재료 선택 및 공정 활용을 통해 특정 요구 사항에 따라 열가소성 복합재의 물리적, 화학적 특성을 얻을 수 있습니다.
(3) 내열성이 좋다. 열가소성 복합재료의 내열성은 일반적으로 약 100°C에서 유지되지만, 유리섬유로 강화된 열가소성 재료의 사용 온도는 크게 높아집니다. 오늘날 실제로 사용되는 고성능 열가소성 복합재료는 250°C 이상의 내열성을 가질 수 있습니다.
(4) 화학적 내식성. 복합재료의 화학적 내식성은 모재의 특성과 밀접한 관련이 있습니다. 내식성이 더 좋은 열가소성 수지의 종류가 더 많기 때문에 실제로는 내식성이 더 좋은 열가소성 수지를 모재로 선택할 수 있습니다. 이러한 방식으로 열가소성 복합재료의 화학적 내식성이 크게 향상됩니다.
(5) 전기적 성질. 복합재료의 전기적 특성은 수지 매트릭스 및 보강재의 특성과 관련되어 있으므로 실제 사용 요구 사항에 따라 성능 설계를 수행할 수 있습니다.
(6) 처리 성능. 열가소성 복합재료의 공정 성능은 열경화성 복합재료보다 확실히 우수하며 다중 성형을 실현할 수 있고 폐기물 재활용도 실현할 수 있습니다.

2. 자동차 차체 구조부품의 열가소성 복합재료 응용 및 개발

위의 분석 결과에서 볼 때 열가소성 복합재료의 장점은 매우 두드러지며 이를 자동차 차체 구조 부품에 적용 및 개발하면 자동차 경량화 문제가 해결될 수밖에 없으므로 구체적인 적용 및 개발에 대한 논의가 활발히 이루어지고 있다. 열가소성 복합 재료는 실제 문제 해결에 긍정적인 지도적 의미를 가지고 있습니다. 열가소성 복합재료의 응용과 개발을 실무와 결합하여 요약하면 다음과 같다.

1) 몰딩 - 몰딩 시트빔 선택 디자인
중형차를 예로 들면, 좌석 빔은 주로 앞좌석 전방 크로스빔, 앞좌석 후방 크로스빔, 뒷좌석 크로스빔의 세 부분으로 구성됩니다. 앞좌석의 리어 크로스빔을 예로 해석하는데, 이는 주로 크로스빔 바디, 좌측 사이드 보강재, 리어 사이드 보강재의 세 부분으로 구성됩니다. 부품의 구조는 전통적인 판금 구조입니다. 즉, 3개의 독립적인 판금 부품이 함께 용접되고 시트와의 연결은 나사 접합 방식으로 실현됩니다. 전형적인 바디빔 구조로 총질량은 1.85kg이다.

금형-사출 복합구조를 분석합니다. 성형층과 사출층 사이의 계면 특성을 보장하기 위해서는 성형 영역과 수용 영역에 동일한 수지 시스템을 사용해야 합니다. 일반적으로 사용되는 일부 열가소성 수지를 분석한 결과 일부 재료의 인기가 상대적으로 낮아 사출 성형 공정에서 금형을 채우는 특정 요구 사항을 충족할 수 없으며 재료 비용이 높기 때문에 더 이상 범위를 고려하지 않는 것으로 나타났습니다. 흐름 성능이 좋은 재료를 비교 분석한 결과 PA6이 가장 가격 대비 성능이 뛰어나고 성능의 모든 측면에서 자동차 부품의 실제 요구를 충족할 수 있으므로 PA6가 선호되는 수지 재료로 사용될 수 있는 것으로 나타났습니다.

강화 섬유를 선택할 때 주로 사용되는 유리 섬유와 탄소 섬유가 사용됩니다. 비용 측면에서 볼 때 유리 섬유의 가격은 상대적으로 낮지만 인장 탄성률도 상대적으로 낮습니다. 유리 섬유에 비해 탄소 섬유의 강도와 모듈러스는 매우 높지만 가격이 너무 높기 때문에 자동차 비용 관리 요구 사항을 충족하지 못합니다. 다양한 섬유 강화 복합재의 특성과 비교할 때 유리 섬유 강화 PA6의 인장 강도는 원래 판금의 인장 강도보다 훨씬 높지만 인장 계수는 강철의 1/3 미만입니다. 동일 강성 설계 조건을 바탕으로 부품의 두께를 원래 판금 두께의 3배 이상으로 늘려 인장 탄성률 문제를 해결할 수 있지만 경량화 요구를 충족할 수는 없습니다. 이때 탄소섬유를 고려하면 모든 문제가 해결될 수 있다. 탄소 섬유의 가격이 너무 높기 때문에 최선의 해결책은 아니라는 점에 유의해야 합니다. 부품의 성능을 향상시키기 위해 구조적 보강의 형태를 고려할 수 있으며, 이를 기반으로 연속 섬유 강화의 대체 정도가 더 커집니다. PA6 소재는 중량 감소 및 비용 절감 목표를 달성할 수 있습니다. 구체적인 목표에 따라 강성 조건을 만족할 경우 부품의 주재료를 PA6로 선정하고, 탄소섬유의 일부를 혼합해 PA6 소재를 강화함으로써 부품의 전체적인 강성을 향상시킬 수 있다. 재료가 결정된 후 유리섬유 PA6 사출 리브를 사용하여 국부적인 강성을 보완함으로써 금형 사출 시트빔의 재료 선택 방식을 결정할 수 있다.

2) 성형 - 사출시트빔의 구조설계

주로 일체형 설계, 두께 가변 설계, 연결 구조 설계 등을 포함하는 성형-사출 시트빔의 구조 설계를 분석하였으며, 구체적인 내용은 다음과 같다.
첫 번째는 통합 디자인이다. 시트빔 원본 판금부분을 분석한 결과, 주로 빔 본체, 좌측 보강재, 우측 보강재로 구성되어 있으며, 용접너트 2개, 용접보강재 1개도 포함되어 있는 것으로 나타났다. 각 부품 간의 연결 방식은 용접으로 분석됩니다. 금형-사출 복합구조로 변경하면 원래 별도로 제작해야 했던 6개의 부품이 1개 부품으로 단순화된다. 사출 성형 중에 너트가 부품에 내장될 수 있습니다.] 통합설계를 분석한 결과, 보의 상부는 성형구조로 되어 있어 주요 역할과 하중을 담당하며 주변부분과 연결되어 있다. 보의 하부를 사출성형 구조로 하여 부품의 강성을 보강하였습니다.

두 번째는 가변 두께 디자인이다. 복합 시트 빔의 가변 두께 설계를 수행하는 주요 방법은 성능 요구 사항을 충족하기 위해 복합 구조를 사용한 후 레이업의 두께를 늘리는 것입니다. 보의 중간부분은 보본체를 주성분으로 하여 단층강판구조로 강성이 상대적으로 낮아 포장두께를 줄일 수 있어 자재질의 목적을 달성할 수 있다. 절감 및 비용 관리. 합성보의 전체 질량은 두께 가변 설계를 통해 도징하였으며, 기존 판금 대비 1.23kg에 불과하여 무게가 30% 이상 감소하였다.

마지막으로 연결 구조의 설계입니다. 복합재료로 교체한 후 시트빔을 바닥과 주변 부품에 용접할 수 없어 접착하였습니다. 접착 연결 방법은 부품의 구조적 연결 성능을 충족하는 데 좋은 영향을 미칠 뿐만 아니라 복합 재료와 강철의 경계면 절연에도 좋은 영향을 미치므로 전기화학적 부식 위험을 효과적으로 줄일 수 있는 것으로 분석되었습니다. CFRP와 강철의 접촉 부분. 또한 고무층도 시너지 역할을 할 수 있어 차체 내부의 소음을 줄이는데 긍정적인 의미를 갖는다.

3. 자동차 차체 구조부품의 열가소성 복합재료 응용 및 개발

열가소성 복합재료를 자동차 차체 구조부품에 적용 및 개발한 결과를 시험분석을 통해 비교할 필요가 있다. 현재 일부 테스트 결과에 따르면 그 효과는 주로 다음과 같은 측면에서 반영됩니다.

1) 자동차 개발 비용 통제
자동차 연구 개발 과정에서 높은 비용이 자동차 기업을 괴롭히고 있습니다. 자동차 연구개발의 전 과정에서 재료의 선택과 활용은 비용 관리에 중요한 영향을 미칩니다. 전통적인 판금 구조는 자동차 비용 관리에 효과적이지만 판금 사용은 현재 자동차 설계의 경량화 목표를 달성하기 어렵습니다. 자동차 생산에 탄소 섬유 복합 재료를 사용하면 자동차 부품의 전반적인 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 자동차 경량화 목표를 달성할 수 있지만 탄소 섬유 복합 재료의 가격이 너무 높아 기업의 비용 관리 기준을 초과합니다. 자동차 비용 관리 및 경량화 목표 실현을 기반으로 열가소성 복합 재료의 사용을 강조하고 성형-사출 성형 방법의 구체적인 용도에 주의를 기울여 일반 열가소성 복합 재료에 소량의 탄소 섬유를 사용할 수 있습니다. 부품의 전반적인 성능을 향상시키는 동시에 경량화라는 목표도 달성합니다. 자동차 원가관리에 있어서 열가소성 복합재료의 효과는 상당하다고 할 수 있다.

2) 자동차 성능효과
열가소성 복합재료를 이용하여 설계, 개발된 자동차 차체 구조부품의 구체적인 성능을 시험한다. 테스트 결과에 따르면 구조부품의 성능과 판금부품의 성능 사이에는 상대적으로 큰 차이가 있으며, 열가소성 복합재료를 이용하여 설계 및 개발된 자동차 차체 구조부품의 성능이 더 우수하다는 것은 명백하다. . 이는 열가소성 복합재의 장점이 매우 분명하고 해당 제품의 성능 장점도 매우 중요하다는 것을 보여주며, 이는 자동차 산업에서 열가소성 복합재의 광범위한 홍보 및 활용을 위한 견고한 기반을 마련합니다.

3) 자재취급
자동차 차체 구조 부품의 생산 및 가공 과정에서 기술의 영향으로 일부 폐기물이 필연적으로 나타날 수 있습니다. 이러한 폐기물을 효과적으로 재활용하고 활용할 수 있다면 "폐기물을 보물로 만들" 수 있습니다. 재료 및 열경화성 복합 재료와 같은 열가소성 복합 재료의 구체적인 용도에 대한 분석을 바탕으로 경화 주기가 더 짧고 수집하기 쉬우므로 실제로 열가소성 복합 재료는 중앙 집중식 재활용을 달성할 수 있으며 이는 폐기물 해결에 긍정적인 의미가 있습니다. 및 기타 문제는 자동차기업의 원가관리업무에 중대한 영향을 미치게 된다.


4. 요약

요약하자면, 이 단계의 테스트에서는 열가소성 복합재의 성능이 매우 우수하므로 운송, 항공우주 등 분야에서 매우 중요한 응용 분야가 있음을 보여줍니다. 현재 운송 산업의 발전 관행과 결합하여 자동차의 경량화 목표를 기반으로 한 열가소성 복합 재료의 개발 및 활용, 특히 자동차 차체 구조 부품의 설계 및 개발 과정에서 열가소성 복합 재료의 활용을 강조하고, 열가소성 복합재료의 실제 적용 효과를 비교하여 재료의 지속적인 홍보 및 사용에 대한 참조 및 지침을 제공할 수 있습니다. 따라서 열가소성 복합재료의 응용가치가 더 잘 발휘될 수 있다.