Partes estruturais leves de veículos eléctricos: Tecnologias de revestimento de barril para abrasão de fibras de carbono

À medida que os requisitos de autonomia para Veículos Elétricos (EV) continuam a aumentar, “Substituir o Aço pelo Plástico” tornou-se uma tendência central da indústria. Os termoplásticos reforçados com fibra de carbono (CFRTP), com sua resistência e módulo específicos excepcionais, são os materiais preferidos para bandejas de baterias, estruturas de assentos e componentes estruturais de carrocerias. No entanto, a extrema dureza da fibra de carbono representa um enorme desafio abrasivo para oextrusora de parafuso duplobarris e parafusos.

Ao produzir plásticos modificados com fibra de carbono de alto preenchimento (30%-50%), o risco de falha do equipamento excede em muito o da fibra de vidro padrão:

• Erosão de alta dureza:As fibras de carbono quebram durante o processo de cisalhamento; os fragmentos resultantes possuem dureza semelhante a uma agulha que remove rapidamente a camada protetora dos barris de aço nitretados padrão.
• Ponte de fibra e alta pressão:As fibras de carbono tendem a formar estruturas em rede, aumentando a viscosidade do fundido. Isto leva a uma maior pressão radial na parede interna do cilindro, acelerando o desgaste físico.
• Descascamento de interface:Partículas de fibra de alta velocidade causam "microcortes" nas superfícies metálicas, expandindo o diâmetro interno do cano e destruindoprecisão de folga.

Para as condições rigorosas das peças estruturais de veículos elétricos, os tradicionais barris de metal único não são mais suficientes. Devem ser introduzidas tecnologias avançadas de revestimento ou revestimento.

• Solução recomendada:Utilize barris bimetálicos com revestimentos contendo alto teor de carboneto de tungstênio.
• Padrão de dureza:A dureza do revestimento deve atingir60 - 64 HRC. Isto é suficiente para resistir à ação cortante dos fragmentos de fibra de carbono.
• Vantagem Técnica:O processo de fundição centrífuga garante uma ligação de alta resistência entre o revestimento e o substrato. Uma espessura de2,0 mm - 3,0 mmfornece uma vida útil excepcionalmente longa.

• Conselhos materiais:Os elementos do parafuso devem ser feitos de aço para metalurgia do pó com alto teor de vanádio (como a série CPM) e combinados com revestimentos PVD (Physical Vapor Deposition).
• Precisão de liberação:A autorização unilateral deve ser controlada com precisão dentro0,05 mm - 0,08 mm. A folga precisa reduz o tempo de permanência do material nas folgas, diminuindo a taxa de desgaste.(Referência: Relatório de comparação de desgaste de materiais - Ref: #QC-2024-EXP-08)

Além dos materiais de hardware, a estabilidade do sistema afeta diretamente a retenção do desempenho da fibra de carbono:

• Controle de temperatura de baixo cisalhamento:Otimize as configurações dos parafusos para reduzir o cisalhamento excessivo e manter as flutuações de temperatura dentro+/- 1ºC. Isto evita a degradação do polímero que causa um fraco humedecimento das fibras.
• Mecanismo de aviso de desgaste:Recomenda-se inspecionar o diâmetro interno do cano a cada 500 toneladas de produção. Se o desgaste exceder0,10 mm, ajuste imediatamente o processo ou substitua o revestimento para garantir a consistência mecânica das peças estruturais.

Na cadeia de abastecimento de VE, os plásticos modificados de alta qualidade dependem de processos de extrusão estáveis. Selecionando alta precisãoparafusos e barriscom revestimentos ultraduros (>60 HRC) e polimento espelhado (Ra < 0,4um) não só prolonga a vida útil do equipamento em mais de três vezes, mas também é um pré-requisito para garantir que as peças estruturais de fibra de carbono atendam aos padrões de segurança. Para os principais fabricantes de compostos globais, sistemas resistentes ao desgaste compatíveis comCoperion ou JSWos padrões tornaram-se a base da indústria.