郁煥敬

PP蜂窩板在復(fù)合材料貨廂上的應(yīng)用研究

郁煥敬

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

PP蜂窩板是一種具有質(zhì)量輕、耐腐蝕、強(qiáng)度高等特性的新型復(fù)合材料，將其用作貨廂圍板，可以顯著降低貨廂重量。此外，通過一定的工藝及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，也可以解決傳統(tǒng)復(fù)合材料貨廂的部分質(zhì)量及裝配問題。

PP蜂窩板；貨廂；工藝改進(jìn)；結(jié)構(gòu)優(yōu)化

CLC NO.: U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-182-02

引言

傳統(tǒng)的復(fù)合材料貨廂，其圍板多采用的芯材與玻璃鋼蒙皮通過粘結(jié)膠粘接而成，并且生產(chǎn)過程中需要輔助特制的壓制設(shè)備，此類貨廂在市場(chǎng)上較為常見，但由于其重量重、不環(huán)保、回收再利用性差、破損不可修復(fù)等問題，目前多用于部分特殊環(huán)境或行業(yè)。

本文提供的PP蜂窩板，是一種具有質(zhì)量輕、耐腐蝕、強(qiáng)度高等特性的新型復(fù)合材料，可以替代玻璃鋼夾芯板用作貨廂圍板，不僅可以降低貨廂重量，同時(shí)其整體強(qiáng)度、外觀美觀度也可得到大幅提升。

1 材料簡(jiǎn)介

PP蜂窩板是由蜂窩芯、復(fù)合紗織物、流延膜組成，其中蜂窩芯主要由管狀芯材堆垛而成，通過電阻絲式熱切割工具切割成所需厚度，復(fù)合紗織物由玻璃纖維與聚丙烯纖維編織形成，蜂窩芯、復(fù)合紗織物和流延膜通過特有工裝進(jìn)行熱熔合，形成蜂窩狀整體板材結(jié)構(gòu)。根據(jù)所需規(guī)格切割成合適尺寸后，可直接用作貨廂圍板，而不需進(jìn)行任何再加工，其具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 PP蜂窩板結(jié)構(gòu)示意圖

表1 PP蜂窩板與玻璃鋼夾芯板物理特性對(duì)比表

PP蜂窩板材料較玻璃鋼夾芯板，其密封性較好，不滲水不漏水，即使表面損壞也不吸水，對(duì)油脂、鹽水及常用化學(xué)品具有很高抗腐蝕性，廢棄材料可粉碎后回收再利用，材料回收利用率高。另外，由于PP蜂窩板采用熱融合工藝，其在壓縮強(qiáng)度、壓縮模量、剝離強(qiáng)度等方面較玻璃鋼夾芯板也具有較明顯的優(yōu)勢(shì)，具體對(duì)比如表1所示。

2 材料應(yīng)用簡(jiǎn)介

2.1 材料應(yīng)用情況

廂式貨廂可分為前圍、左側(cè)圍、右側(cè)圍、頂蓋、地板總成和右側(cè)圍六大片組成，選裝側(cè)門裝置。其中PP蜂窩板可用作前圍、左右側(cè)圍、頂蓋板及門板，相鄰板材間通過鋁型材進(jìn)行卡接固定，地板總成仍沿用鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)，即可保證貨廂整體強(qiáng)度，也可保證貨廂承載性。

圖2 貨廂結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 材料應(yīng)用效果

PP蜂窩板目前已被逐漸應(yīng)用于動(dòng)車、集裝廂等方面，并且隨著技術(shù)的進(jìn)步，其加工工藝、性能參數(shù)逐步趨于成熟穩(wěn)定。作為與集裝廂具備類似功能的廂式貨廂，應(yīng)用PP蜂窩板代替現(xiàn)有的側(cè)圍板，在產(chǎn)品性能、可靠性、輕量化等方面均可實(shí)現(xiàn)明顯提高。以常規(guī)的4000×2000×2000尺寸貨廂為例，應(yīng)用PP蜂窩板代替玻璃鋼夾芯板，其重量可降低約80kg，降重比約為13%，輕量化效果明顯。同時(shí)由于板材的高強(qiáng)度、耐腐蝕、維修方便等，對(duì)于貨廂整體品質(zhì)、后期售后等也有明顯的改進(jìn)。

3 基于試制試驗(yàn)的工藝改進(jìn)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化

將PP蜂窩板直接用于復(fù)合材料貨廂，由于PP蜂窩板采用熱熔工藝加工而成，加工完成后為整體式板材，部分特殊工藝如局部凸起、減薄等，實(shí)現(xiàn)較容易。而玻璃鋼夾芯板為多層粘結(jié)結(jié)構(gòu)，如果要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理，實(shí)現(xiàn)的可能性較小。通過對(duì)蜂窩板工藝改進(jìn)和貨廂結(jié)構(gòu)優(yōu)化，部分傳統(tǒng)復(fù)合材料貨廂上的問題可以得到有效解決。

3.1 頂蓋預(yù)拱工藝處理以解決頂部積水問題

傳統(tǒng)的復(fù)合材料廂式貨廂由于其頂部為平面結(jié)構(gòu)，受重力作用，貨廂頂部會(huì)有一定程度下陷，雨天易在頂部形成積水，久而久之形成惡性循環(huán)，頂部下陷程度越來越大，貨廂尺寸越大，此問題越明顯。采用PP蜂窩板，可以通過對(duì)貨廂頂蓋進(jìn)行預(yù)拱處理。在頂蓋預(yù)先拱起一定弧度，即便在貨廂裝配完成后，由于受貨廂骨架限制，頂部也會(huì)形成一定凸起，雨水流向四周，以避免頂部積水問題發(fā)生。預(yù)拱工藝示意圖如圖3所示。

圖3 預(yù)拱工藝示意圖

3.2 圍板與圍板連接結(jié)構(gòu)優(yōu)化解決操作不便問題

傳統(tǒng)的復(fù)合材料貨廂，由于其圍板采用的為多層粘結(jié)結(jié)構(gòu)，為避免脫膠問題，圍板與圍板間連接通常采用螺栓貫穿式固定。螺栓連接，一方面對(duì)扭矩控制精度要求較高，螺栓扭矩過大，會(huì)導(dǎo)致型材扭曲變形或螺栓固定處凹陷，影響貨廂外觀，扭矩不足，則會(huì)存在螺栓脫落風(fēng)險(xiǎn)，另一方面由于螺栓貫穿貨廂內(nèi)外，進(jìn)行螺栓打緊時(shí)，通常需要一人進(jìn)行輔助，操作稍有不便。

PP蜂窩板為整體結(jié)構(gòu)，通過對(duì)貨廂連接結(jié)構(gòu)改進(jìn)，則可以解決上述問題。將PP蜂窩板用連接型材進(jìn)行卡接，型材外側(cè)采用粘結(jié)膠，內(nèi)側(cè)用抽芯鉚釘進(jìn)行固定，單人便可操作，提高操作方便性的同時(shí)，產(chǎn)品美觀度、貨廂框架穩(wěn)定性等也有提高，結(jié)構(gòu)優(yōu)化示意圖如圖4所示。

圖4 連接結(jié)構(gòu)優(yōu)化示意圖

4 結(jié)論

隨著城市物流和快遞等行業(yè)的發(fā)展，質(zhì)量輕、穩(wěn)定性高、維修方便的產(chǎn)品將是更多用戶的選擇。將PP蜂窩板用作復(fù)合材料貨廂圍板，從整車外觀、加工方便性等多方面均有較高提升，同時(shí)由于材料的環(huán)保性、高可回收利用性和在輕量化方面的突出表現(xiàn)，符合行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)及國家政策法規(guī)對(duì)行業(yè)發(fā)展的要求，對(duì)于提高企業(yè)產(chǎn)品品質(zhì)降低運(yùn)營成本有著較高裨益。

[1] 喬維高.專用汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì).北京大學(xué)出版社, 2010年9月.

[2] 王望予.汽車設(shè)計(jì)（第4版）.機(jī)械工業(yè)出版社, 2011年6月.

[3] 從錫堂.專用汽車構(gòu)造與設(shè)計(jì).人民交通出版社, 2008年5月.

The application of PP honeycomb plate in composite material box

Yu Huanjing
( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

PP honeycomb plate is a new composite material with low quality, corrosion resistance and high strength. It can be used for the coaming of the cargo box, which can significantly reduce the weight of box. In addition, some quality and assembly problems can be solved through process improvement and structure optimization.

PP honeycomb plate; the cargo box; Process improvement; structure optimization

U466

A

1671-7988 (2017)16-182-02

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.063

郁煥敬，就職于安徽江淮汽車技術(shù)中心車身設(shè)計(jì)研究院。