Nghiên cứu ứng dụng vật liệu composite trong đóng thùng xe tải để nâng cao chất lượng và độ bền

Ứng dụng vật liệu composite trong đời sống

- Ngành hàng không vũ trụ sử dụng vật liệu này vào việc cuốn cánh máy bay, mũi máy bay và một số linh kiện, chế tạo các bộ phận trên máy bay như kết cấu khung xương, thân máy bay, cánh, bộ phận dẫn hướng, máy móc khác của các hãng như Boeing 787, 676 Airbus 310 .Theo thống kê của hãng máy bay Boeing, chiếc Boeing Dreamliner 787 sử dụng đến 50% composite trên toàn bộ trọng lượng …. Tuy nhiên composite thực sự phát triển tử 1995, hiện nay trong toàn quốc có hơn 40 đơn vị lớn nhỏ, nhưng chỉ một số đơn vị chuyển sản xuất mặt hàng composite, còn lại kết hợp với các sản phẩm nhựa khác, với nhìêu sản phẩm đa dạnh như: ghe, thuyền, canô, tàu cảng vụ, câu trượt, máng trượt, bể bơi, bồn tắm, tráng trí nội ngoại thất, các công trình phục vụ đô thị, các ngành thiết bị giáo dục, các giải phân cách đường giao thông, hệ thống tàu xuồng, hệ thống máng trượt, máng hứng và ghế ngồi, mái che của các nhà thi đấu, các sân vận động và các trung tâm văn hoá… nông thôn, công trường, nhà máy, ứng dụng trong y học, tại khoa răng của bệnh viện trung ương Quân.

Một số phương pháp gia công và chế tạo vật liệu composite .1 Công nghệ lăn tay

Cùng với sự quan tâm của các tổ chức, và các công trình nghiên cứa đã tạo điều kiện cho vật liệu composite có những cơ hội mới nhưng vẫn vấp phải sự cạnh tranh gay gắt trong các lĩnh vực kỷ thuật, văn hóa., nhưng với những ưu điểm vược trội đã giúp nó nâng cao khả năng cạnh tranh với các loại vật liệu truyền thống. Vật liệu composite là sự kết hợp của một loại polyme với sợi thủy tinh cùng với các chất xúc tiến, xúc tác và phụ gia khác nhau tạo nên độ bền, và độ cứng vững, sẽ tạo nên một chiếc xe có trọng lượng ít hơn và ít bị ăn mòn hơn so với các bộ phận được làm bằng thép. Các nhà sản xuất ô tô của Mỹ gồm: Chrysler, General Motors (GM) và Ford đã cộng tác và thành lập nên Automotive Composites Consortium (ACC) để tiếp tục nghiên cứu và phát triển vật liệu composite có khả năng chịu lực tốt, các công trình nghiên cứu và hợp tác đã được tiến hành, cuộc chạy đua về vật liệu mới trong ngành ô tô đã thực sự bắt đâu.

Vật liệu tổng hợp sợi thủy tinh cao phân tử với những tính năng vượt trội và giá cả cạnh tranh hơn so với nhôm, thép, và sợi cacbon tổng hợp là quá tốn kém, nó đã được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô với các chi tiết nhỏ thì sau đó nó đã được ứng dụng trong đóng thùng xe, với một kết cấu lớn, đòi hỏi độ bền chắc, chịu lực tốt và cứng vững, và đã gặt hái được thành công vào năm 1996. Ngày 31/03/2011 tại Southfield, Michigan thì hội đồng nghiên cứu ô tô Hoa Kì, và tổ chức hợp tác công nghệ bao gồm tập đoàn Chrysler, công ty Ford Motor và General Motor đã được hiệp hội ô tô Hoa Kỳ trao bằng sáng chế ứng dụng thành công vật liệu composite trong đóng thùng xe.

Công nghệ đóng thùng xe tải ở Việt Nam

Các kỷ sư đã thử nghiệm 48 chiếc xe bán tải trong các điều kiện môi trương tồi tệ nhất ở Bắc Mỹ: mỏ photphát và lưu huỳnh, trong các môi trường hóa chất, và lĩnh vực hắc ín. Công nghệ SRIM thùng xe tải composite của GM đã giành được giải thưởng của tạp chí Popular Science vào năm 1999 và tạp chí này đã gọi đó là “một bước đột phá trong sử dụng cấu trúc vật liệu tổng hợp”. Mặc dù các nhà sản xuất không tính đến việc tiết kiệm nhiên liệu khi sản xuất thùng xe composite nhưng với việc giảm khối lượng đáng kể so với thép là 15- 33%.

Cùng với các công ty lớn kể trên, là sự phát triển của một số garage nhỏ lẻ, với công nghệ học hỏi được từ các công ty lớn như Bách Nghệ garage…cũng đã đáp ứng được phần nào trong thị trường sản xuất thùng xe tải composite. Tuy nhiên, do sự yếu kém về tài chính và công nghệ sản xuất, họ chỉ có thể đáp ứng ra thị trường những loại thùng xe dành cho xe tải hạn nhẹ và trung bình.

QUY TRÌNH SẢN XUẤT VẬT LIỆU COMPOSITE .1 Nguyên liệu sản xuất vật liệu composite

Quy trình công nghệ sản xuất vật liệu composite

Quá trình đánh wax là quá trình bôi wax lên bề mặt khuôn rồi dùng giẻ rất mềm bằng sợi bông, xoa nhẹ khắp bề mặt, sau đó thay giẻ mềm khác nhẹ nhàng xoa đi xoa lại khắp bề mặt để tạo ra độ bóng ngày một cao hơn, cho đến khi đạt độ bóng. Công nghệ chế tạo sản phẩm composite, khác biệt với chế tạo các sản phẩm kim loại truyền thống ở chỗ là : với kim loại thì tạo hình trước rồi mới sơn trang trí ở bề mặt sau, nhưng đối với composite thì nhất thiết phải có khuôn và bề mặt khuôn được phủ lớp resin đặc biệt gọi là gelcoat , sau đó tiến hành phủ các lớp gia cường để đạt được bề dày sản phẩm, sau khi tách khuôn thì gelcoat trở thành lớp bề mặt ngoài hoàn chỉnh. - Khi lớp thứ nhất đông đặc và đóng rắn hoàn toàn (khô, nhưng sờ hơi dính tay, không ăn ra tay) thì tiến hành quét lớp thứ hai theo chiều chéo hoặc thẳng góc đều với lớp thừ nhất đảm bảo tính phủ kính.

Chiều dày lớp gelcoat lý tưởng là 0,45 mm - Với công nghệ lăn tay thì không đòi hỏi thiết bị, dụng cụ phức tạp, không đòi hỏi trình độ nhân công cao, thiết kế tương đối thoải mái, nên chi phí đầu tư thấp, có ưu điểm là dễ làm, gia công linh hoạt rất phù hợp cho điều kiện cần nhiều lao động ở Việt nam.Với công nghệ lăn tay như trên, phần lớn đang áp dụng ở các nhà máy sản xuất Composite ở Việt Nam. Với công nghệ lăn tay thì không đòi hỏi thiết bị, dụng cụ phức tạp, không đòi hỏi trình độ nhân công cao, thiết kế tương đối thoải mái, nên chi phí đầu tư thấp, có ưu điểm là dễ làm, gia công linh hoạt rất phù hợp cho điều kiện cần nhiều lao động ở Việt nam.Với công nghệ lăn tay như trên, phần lớn đang áp dụng ở các nhà máy sản xuất Composite ở Việt Nam.

Quy trình lắp ráp hoàn chỉnh thùng xe (Hình 3.7 đến 3.15) .1 Kiểm tra chất lượng nguyên vật liệu đầu vào

Công đoạn kiểm tra chất lượng xuất xưởng

Câu trả lời chung là rất bền vì nó chịu thời tiết rất tốt, tất nhiên với điều kiện sản phẩm được chế tạo đúng kỹ thuật, đúng tiêu chuẩn và sử dụng tốt, có nhiều sản phẩm tồn tại đến ba bốn chục năm. Khi để ngoài trời, sản phẩm sẽ phải đối mặt với nhiều tác động của môi trường và thời tiết như: ánh nắng mặt trời, nhiệt độ khi nóng khi lạnh,mưa, gió, bụi bặm đủ các loại hóa chất có trong không khí và bụi. Nếu đặt sản phẩm trong môi trường chân không, hoàn toàn không có tác động nêu trên thì có lẽ sản phẩm chẳng bao giờ hư hỏng.

Chúng ta chỉ có thể bằng mọi cách giảm thiểu sự tác động có hại một cách tối đa để kéo dài tuổi thọ sản phẩm. Ngoài ra “của bền tại người” – đó cũng là thuộc về người sử dụng, cần chú tâm đến việc bảo dưỡng hoặc sử dụng đúng kỹ thuật.

Tính toán vật liệu composite .1 Lựa chọn vật liệu composite