스틸 CFRP의 개발 스포츠 토토 분석 사이트과 합성 구조 부재를 합류하기위한 Composite 구조 부재의 개발

Hioma Kengo, Morita Hanaki, Inose Kotaro

PDF 다운로드

HIMA KENGO, 최고 조사, 스포츠 토토 분석 사이트 인프라 센터 공동 및 재료 그룹, 스포츠 토토 분석 사이트 개발 본부
Morita Hanashiro, 스포츠 토토 분석 사이트 개발 본부 스포츠 토토 분석 사이트 인프라 센터 공동 및 재료 그룹, 박사 (엔지니어링)
Inose Kotaro, 최고 박사 스포츠 토토 분석 사이트 재단 센터 공동 및 재료 그룹의 (공학) 스포츠 토토 분석 사이트 개발 본부

이산화탄소 (CO2) 국내 총 연간 배출량의 비율은 크며,이를 줄이려면 차체의 무게를 줄임으로써 연료 효율을 향상시켜야합니다. 대책 중 하나는 다수의 물질로, 다른 물리적 특성을 가진 재료가 올바른 장소에 배치됩니다. 이 기사는 자동차 바디의 구조를 가정하고 체중 감소 및 충돌 에너지 흡수 성능과 공동 스포츠 토토 분석 사이트의 요구를 모두 달성하면서 대량 생산을 수용 할 수있는 강철 CFRP 복합 구조의 개발을 소개합니다.

자동차로부터의 CO₂ 배출량은 일본의 대부분을 차지합니다. 이 배출량을 줄이려면 자동차 기관의 무게를 줄임으로써 연료 효율을 향상시켜야합니다. 측정 중 하나로서, 다른 물리적 특성을 가진 재료가 각각의 적절한 장소에 배열되는 다중 물질은 주목을 받고 있습니다. 이 논문은 강철 CFRP 결합 스포츠 토토 분석 사이트 및 복합 부재의 개발을 소개하면서 대량 생산에 사용할 수있는 동시에 자동차 몸체의 체중 감소와 에너지 성능을 모두 달성 할 수 있습니다.

1. 소개

이산화탄소 (CO2) 국내 총 연간 배출량의 비율은 크며, 탄소 중립성을 달성하기 위해서는 차체의 중량을 줄임으로써 연료 효율을 향상시킵니다. 또한, 이산화탄소 배출량이 낮은 전기 자동차가 주목을 받고 있지만, 확산시키기 위해서는 범위를 늘릴 필요가있다 (1). 내부 연소 엔진 차량에 해당하는 범위를 보장하기 위해 대용량 배터리 팩이 필요하므로 중량이 크게 증가합니다. 따라서, 하얀 몸으로 알려진 신체 구조 자체의 무게를 크게 줄이는 것이 필수적이며, 다른 물리적 특성을 가진 재료를 올바른 장소에 배치하는 다중 물질 부재의 사용은 관심을 끌고 있습니다.^{(2), (3)}.

구조 물질의 탄소 섬유 강화 플라스틱 (CFRP)은 높은 특이 적 강도를 가지며, 이는 금속 물질에 비해 밀도로 나뉘어 진 인장 강도이며 이미 일부 고급 차량에 적용되었습니다.^{(4), (5)}. 그러나 생산 된 대다수의 차량 인 대량 생산 차량에 대응할 수 없다면 탄소 중립에 기여하지 않을 것입니다. CFRP 중에서, 기본 재료 (매트릭스 재료)로서 열가소성 수지를 사용하여 열가소성 CFRP의 적용은 생산성 향상의 관점에서 예상된다.⁽⁶⁾. 열가소성 CFRP는 용융 수지를 가열하여 금속 물질과 직접 결합 할 수 있으며 다양한 열원을 사용하여 연구되고 있습니다.⁽⁷⁾. 또한 비교적 우수한 분류 및 재사용을 달성 할 수 있습니다.

다중 물질 멤버의 구조적 유형 중 하나는 Steel-CFRP 복합 부재입니다. 상기 언급 된 특성을 갖는 매우 강한 강철 재료 및 CFRP 재료는 중량 감소 및 구성 요소 성능을 모두 달성하기 위해 최적으로 결합되어 있습니다. 이 스포츠 토토 분석 사이트은 자동차의 신체 구조를 구성하는 구성 요소의 B 기둥 (전방 시트와 후면 좌석 사이의 기둥)을 설정했습니다. 가볍고 충돌 에너지 흡수 성능이 뛰어나는 것이 중요하며, 이는 측면 충돌이 발생할 경우 탑승자 안전을 보장하는 것이 주요 설계 요구 사항입니다. 이 기사는 대량 생산 및 본딩 스포츠 토토 분석 사이트에 적응할 수있는 스틸 CFRP 복합 구조의 개발을 소개하면서 설계 요구 사항과 무게 감소를 달성합니다.

2. 개발 스포츠 토토 분석 사이트 개요

이 스포츠 토토 분석 사이트의 개발은 자동차의 신체 구조의 일부인 B-Pillar였습니다. 이것은 철강 및 CFRP의 복합 구조였으며 개발은 대량 생산에 필요한 스포츠 토토 분석 사이트을 획득하는 것을 목표로했습니다. B-Pillar의 주요 성능 요구 사항은 측면 충돌 동안 충돌 에너지를 흡수하는 것입니다. 개발에서, 단순화 된 B- 필러 모양을 갖는 시뮬레이션 구조가 사용되었다. 복합 강철 CFRP 구조를 만들기 위해, 우리는 다양한 재료, 충돌 에너지를 흡수하고 체중을 줄이고 체중을 줄이고 대량 생산에 필요한 생산 스포츠 토토 분석 사이트을 결합하는 데 필요한 스포츠 토토 분석 사이트을 시연했습니다. 여기서 우리는 자동차 바디 구조를 위해 의도 된 Steel-CFRP 복합 구조에 대한 공동 스포츠 토토 분석 사이트 및 구성원 구조의 예에 중점을 둘 것입니다.

3. Steel-CFRP 스포츠 토토 분석 사이트 결합 스포츠 토토 분석 사이트

강철과 CFRP 사이의 다른 재료를 결합하려면, 금속 볼트 및 리벳과 같은 접착제 결합 및 기계적 결합이 일반적입니다. 실용적으로, 이것들은 단독 또는 조합으로 적용됩니다. 상기 언급 된 결합 방법 외에도, 열가소성 CFRP는 가열 된 용접 결합을 사용하는 것으로 예상 될 수있다. 여기에서, 우리는 강철과 CFRP 사이의 다른 재료를 결합하기위한 접착제 및 가열 용접 스포츠 토토 분석 사이트 중 하나 인 레이저 용접을 조사하여 소개했습니다.

3.1 접착제

접착제 본딩에는 접착제 선택이 필요하지만 다른 결합 방법과 비교하여 다양한 재료에 적용될 수 있습니다. 따라서 종종 다른 재료를 연결하는 방법으로 사용됩니다. 결합 강도의 거의 변화가 거의없는 신뢰할 수있는 결합을 달성하기 위해서는 재료와 관절 구조를 고려하는 것이 중요 할뿐만 아니라 접착제 프로세스를 관리하는 것이 중요합니다.⁽⁸⁾. 예로그림 1| 11761_11784 |그림 2증착 된 재료의 표면 처리와 인장 전단 하중 사이의 관계를 보여줍니다. 증착 된 재료는 스틸 플레이트 JSC980, SS400 및 열가소성 CFRP (PA6)로 만들어졌으며, 2 성분 아크릴 접착제를 접착제로 사용 하였다. 정적 강도 수준과 변화는 결합 동안 외부 온도 및 표면 처리 방법에 따라 다르다는 것이 확인되었다. 대량 생산에서는 접착제 프로세스가 이러한 방식으로 결합 강도에 미치는 영향을 조사하고 생산성 및 관리 비용을 고려하면서 높은 신뢰성을 보장 할 수있는 프로세스를 만들어야합니다. 따라서, 이러한 시험 결과를 기반으로, 본딩 공정을 관리하고 결합 강도의 변화를 억제하는 다중 재료 접착제 구성원을위한 질량 생산 라인을 구성했다.4 장.

3.2 레이저 용접

그림 3레이저 용접의 개략도를 보여줍니다. 강철 재료와 CFRP는 층을 이루고 눌러 부착시킵니다. 레이저로 강철 측에서 스택 부분을 조사함으로써, 강철 재료와 CFRP 사이의 계면은 간접적으로 가열되며 CFRP 수지 만 녹아 결합된다. 용접 레이저는 결합 인터페이스의 온도를 제어하는 ​​것이 중요합니다. 따라서, 우리는 다양한 레이저 설치 조건 하에서 랩 조인트 테스트 시편을 제조하고 관절의 인장 전단 강도를 획득하고 레이저 가열 방법을 조사했습니다.⁽⁹⁾. 여기서, 우리는 열 입력과 인장 전단 하중의 관계를 설명 할 것이다.그림 4에 표시됩니다. 시험 재료는 냉간 롤링 스틸 시트 SPCC 및 열가소성 CFRP (PA6)로 만들어졌다. 열 입력의 증가에 따라 결합 강도는 증가하고, 특정 조건 하에서 열 입력이 증가함에 따라 결합 강도는 감소한다. 열 입력이 낮을 때, 결합 인터페이스 온도가 낮고, 수지의 용융량이 감소하여 결합 영역이 감소하여 강도를 감소시키는 것으로 생각된다. 반면에, 열 입력이 높을 때, 결합 계면 온도가 더 높아질 것이며, 수지가 변색되고 악화되어 강도가 감소 된 것으로 추정됩니다.

가열 된 용접의 경우, 금속 및 탄소 섬유가 직접 접촉 할 것이라는 우려가 있으므로, 상이한 전도성 재료 간의 접촉으로 인한 갈바니 부식을 고려하는 것이 특히 필요하다. 이러한 갈바니 부식을 방지하기 위해, 유리 천의 절연 층을 관절에 적용하는 것이 효과적입니다.그림 5유리 천의 유무에 관계없이 인장 전단 테스트 결과를 보여줍니다. 유리 천으로 피팅조차도 정적 강도가 거의 감소하지 않아 유리 천이 갈바니 부식을 방지하기 위해 적용 되더라도 정적 강도에 미치는 영향이 작다는 것을 시사합니다. 또한 프로세스 관리 방법을 사용하여 강도의 변화를 줄일 수 있음을 시사합니다.

4. 스틸 CFRP 복합 구조

4.1 복합 구조 고려

Steel-CFRP 복합 부재는 자동차 신체 구조 부재의 B- 필러 형태로 제조되었으며 그 성능을 평가했습니다.그림 6B 기둥을 시뮬레이션하는 다중 물질 부재의 예를 보여줍니다. 실제 차량 구조가 단순화되고 반복 된 프로토 타입을 반복하고 성능 평가를 반복하고 성능을 향상시키고 성능을 향상시키고 가중치를 줄이기 위해 성능을 평가했습니다. 개발에서, 우리는이 단순화 된 모양과 결합 방법의 기본 구조를 조사하고 이들이 대량 생산 구조에 적응할 수 있음을 확인했습니다.
가벼운 중량 및 충돌 에너지 성능, 경량 재료의 사용 및 구조적 강도 개선을 달성합니다. 따라서, 본 발명자들은 CFRP로 교체하여 인장 하중에 노출 된 강철 물질의 중량 및 CFRP와 같은 가벼운 재료로 만든 강화 구조를 줄이기 위해 구조적 요소를 조사했습니다. 여기, 우리는 동일한 수준의 충격 흡수 에너지에서 재료의 무게를 줄이는 것을 목표로하는 프로토 타입 설계를 설명합니다.

4.2 접착제를 사용하여 만든 프로토 타입 부품

3. 섹션 1과 같은 접착 강도에 대한 다양한 접착 공정의 효과를 신중하게 조사하고, 재현 할 수있는 접착 부재를위한 프로토 타입 라인을 구성했습니다.그림 7대량 생산을위한 접착제 부재의 지속적인 제조를위한 프로토 타입 라인을 보여줍니다. 프로토 타입 라인은 접착제를 정량적으로 적용 할 수있는 접착제 코팅 로봇과 접착제 경화까지 경화 재료 및 구성 요소를 포함하는 핸들링 장치로 구성됩니다.그림 8접착제 코팅 패턴을 검사하는 예를 보여줍니다. 이 장치는 유동성이 높은 접착제가 흐르고 조인트 표면에서 균일 한 적용을 허용하는 설치 절차를 설정했습니다. 또한, 프로토 타입 라인을 최적화함으로써, 재료 처리에서 부품 접착 완료까지 일련의 프로세스가 자동화되어 대량 생산 설치를 수용 할 수있게되었습니다. 연속 생산 중에3. 섹션 1에 설명 된 바와 같이, 본딩 품질을 안정화시키는 데 필요한 온도 및 시간과 같은 시간과 같은 공정 동안 관리 매개 변수의 모니터링 상태를 얻을 수 있습니다.그림 9프로토 타입 라인을 사용하여 지속적으로 제조 된 재료의 예를 보여줍니다. 이 멤버는 아래에 설명 된 굽힘 테스트를 통해 연속 제조 된 구성원의 에너지 흡수 성능에 대해 평가되었으며, 그것이 좋은 구성 요소 성능을 나타냈다는 것을 확인했습니다.

4.3 레이저 용접을 사용한 프로토 타입 부품

3. 섹션 2로 수행 된 인장 전단 테스트 결과에 기초하여, 설치 조건은 부품의 테스트 동작에 최적화되었다. 레이저를 25mm의 레이저 조사 간격으로 조사하고 레이저를 5.5 kJ의 열 입력으로 용접하여 모자 모양의 강판을 CFRP에 결합하여 부품을 생성 하였다.그림 10레이저 용접이있는 프로토 타입 상태 및 프로토 타입 부품을 보여줍니다.

4.4 굽힘 테스트 사용 성능 평가

굽힘 테스트는 프로토 타입 Steel-CFRP 복합 부재에 대해 수행하여 부재의 충격 흡수 에너지를 평가했습니다.그림 113 점 굽힘 테스트의 개략도를 보여줍니다. 600mm의지지 간격으로 프로토 타입 부품에 대해 3 점 벤딩 테스트를 수행 하였다. 주어진 변위까지의 충돌 흡수 에너지는 굽힘 시험에서 얻은 변위-로드 곡선으로부터 결정되었다. 비교를 위해, 기존의 저항 스팟 용접 강철 부재 (충격 거리 30 mm)를 제조하고 유사한 시험을 거쳤다.그림 12프로토 타입 부재의 충돌 흡수 에너지 평가의 예를 보여줍니다. 접착제 및 레이저 용접에 의해 만들어진 복합 부재는 강철 스폿 용접 부재와 비교하여 동일하거나 더 큰 충격 흡수 에너지를 갖는 것으로 확인되었다. 프로토 타입 멤버는 마침내 CFRP를 파괴했으며 강철과 CFRP 사이의 조인트에서 껍질을 벗기지 않았으며 좋은 결합이 얻어 졌음을 확인했습니다.

이번에 생산 된 재료는 기존의 강철 스폿 용접 부재와 비교하여 충돌 에너지 흡수 성능을 갖지만 무게는 약 25% 가벼워지고 있습니다.

5. 결론

우리는 자동차 구조 부재와 필요한 조인팅 스포츠 토토 분석 사이트을위한 스틸 CFRP 복합 구조를 조사했습니다. CO2 배출량의 전 세계적 감소를 달성하기 위해서는 자동차와 같은 운송 장비를 포함하여 장비 및 구조물의 무게를 줄이는 것이 필수적이며, 다른 재료를 결합하기위한 스포츠 토토 분석 사이트이 점점 더 중요 해지고 있습니다. 이러한 맥락에서, 우리는 사회 에서이 스포츠 토토 분석 사이트을 구현함으로써 탄소 중립에 기여하고 싶습니다.

- 사과 -

이 결과는 NEDO (New Energy and Industrial Andustrice Development Organization) (JPNP14014)에 의해 의뢰 한 프로젝트에서 얻었습니다. 우리는 모든 관련자들에게 깊은 감사를 표하고 싶습니다.

20596_41433

Volume 63, Issue 2 특별 기능 : 사회 문제에 대한 솔루션을 지원하는 기본 스포츠 토토 분석 사이트의 진화