膠粘聚合物-金屬汽車發動機罩

膠粘聚合物-金屬汽車發動機罩

Andre Camboa et al.SAE 2016-01-0350.

編譯：王祥

采用輕質材料替代原本的金屬材料是實現汽車輕量化的一種主要方法。提出了一項開發新材料發動機罩的工程，旨在通過使用聚雙環戊二烯替代原本的金屬材料車身覆蓋件，在保證覆蓋件力學性能的前提下，實現汽車輕量化。對這種替換帶來的成本效益、質量減輕和結構完整性進行了評價。

該項目主要考慮將聚雙環戊二烯應用在汽車發動機罩上，發動機罩尺寸為1090×550×80mm。為了保證發動機罩具有足夠的結構強度，仍使用金屬材料制造發動機罩框架。由于不同的框架結構所表現的結構強度不同，因而共設計了3種不同的框架結構，如圖1所示。為了保證項目研究結果的可用性，需要考慮金屬材料框架的選擇以及聚雙環戊二烯類型的選擇。考慮金屬材料的力學性能，主要選擇EN10152 DC04+ZE鋼和AW 5754-H111鋁合金。由于Telene?1650系列聚雙環戊二烯具有易于調整的密度和力學性能，因而將其作為項目材料。為保證金屬材料和聚雙環戊二烯的連接，采用甲基丙烯酸甲酯作為膠粘劑連接。

采用有限元仿真方法對3種不同金屬框架材料構成的發動機罩的結構進行結構強度和質量分析。仿真結果表明：第1種框架結構適合承載彎曲和扭轉載荷，產生的位移變形量最小；第2種框架結構的輕量化效果最為明顯；第3種框架結構能夠承載各種方向上的載荷，且結構強度最大。與傳統發動機罩相比，在相同結構強度下，新設計的發動機罩質量減輕了6%～12%。在實際應用時，可采用傳統點焊進行金屬框架的制造，利用反應注塑成型工藝進行聚雙環戊二烯的鋪層，膠粘后采用三維掃描設備，檢測制造過程可能產生的結構幾何差異。