Đang tải... (xem toàn văn)
Ứng dụng vật liệu composite, trong sản xuất ,đóng thùng xe tải MỤC LỤCNỘI DUNGTRANGChương 1. VẬT LIỆU COMPOSITE11.1 Giới thiệu vật liệu composite11.1.1 Khái niệm11.1.2 Lịch sử ra đời21.1.3 Đặc điểm21.1.4 Ưu và nhược điểm31.1.5 Phân loại41.1.6 Cấu tạo51.1.7 Ứng dụng vật liệu composite151.2 Một số phương pháp gia công vật liệu composite20Chương 2. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THÙNG XE TẢI COMPOSITE232.1 Sản xuất thùng xe tải composite trên thế giới232.2 Sản xuất thùng xe tải composite ở Việt Nam29Chương 3. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THÙNG XE TẢI COMPOSITE303.1 Quy trình sản xuất vật liệu composite303.1.1 Nguyên liệu sản xuất vật liệu composite303.1.2 Quy trình sản xuất vật liệu composite393.1.3 Các dụng cụ chuyên dùng503.2 Quy trình lắp ráp hoàn chỉnh thùng xe hoàn chỉnh513.2.1 Kiểm tra chất lượng nguyên vật liệu đầu vào513.2.2 Công đoạn chế tạo thùng xe513.2.3 Công đoạn xử lý xe cơ sở, lắp thùng lên xe và hoàn chỉnh533.2.4 Công đoạn kiểm tra chất lượng xuất xưởng54Chương 4. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM BỀN THÙNG COMPOSITE TRÊN XE TẢI IZUSU FRT33P584.1 Tính toán vật liệu composite584.1.1 Lựa chọn vật liệu composite584.1.2 Thiết kế và tính toán vật liệu composite634.2 Tính toán kiểm nghiệm bền thùng xe tải ISUZU FRT33P68Chương 5 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ89
Đồ án tốt nghiệp NHẬN XÉT (của giảng viên hướng dẫn) GVHD : Trần Anh Sơn SVTH : Nguyễn Hoàng & Nguyễn Hoàng Bảo 1 Đồ án tốt nghiệp NHẬN XÉT (của giảng viên phản biện) GVHD : Trần Anh Sơn SVTH : Nguyễn Hoàng & Nguyễn Hoàng Bảo 2 Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG Chương 1. VẬT LIỆU COMPOSITE 1 1.1 Giới thiệu vật liệu composite 1 1.1.1 Khái niệm 1 1.1.2 Lịch sử ra đời 2 1.1.3 Đặc điểm 2 1.1.4 Ưu và nhược điểm 3 1.1.5 Phân loại 4 1.1.6 Cấu tạo 5 1.1.7 Ứng dụng vật liệu composite 15 1.2 Một số phương pháp gia công vật liệu composite 20 Chương 2. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THÙNG XE TẢI COMPOSITE 23 2.1 Sản xuất thùng xe tải composite trên thế giới 23 2.2 Sản xuất thùng xe tải composite ở Việt Nam 29 Chương 3. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THÙNG XE TẢI COMPOSITE 30 3.1 Quy trình sản xuất vật liệu composite 30 3.1.1 Nguyên liệu sản xuất vật liệu composite 30 3.1.2 Quy trình sản xuất vật liệu composite 39 3.1.3 Các dụng cụ chuyên dùng 50 3.2 Quy trình lắp ráp hoàn chỉnh thùng xe hoàn chỉnh 51 3.2.1 Kiểm tra chất lượng nguyên vật liệu đầu vào 51 3.2.2 Công đoạn chế tạo thùng xe 51 3.2.3 Công đoạn xử lý xe cơ sở, lắp thùng lên xe và hoàn chỉnh 53 3.2.4 Công đoạn kiểm tra chất lượng xuất xưởng 54 Chương 4. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM BỀN THÙNG COMPOSITE TRÊN XE TẢI IZUSU FRT33P 58 4.1 Tính toán vật liệu composite 58 4.1.1 Lựa chọn vật liệu composite 58 4.1.2 Thiết kế và tính toán vật liệu composite 63 4.2 Tính toán kiểm nghiệm bền thùng xe tải ISUZU FRT33P 68 Chương 5 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 89 GVHD : Trần Anh Sơn SVTH : Nguyễn Hoàng & Nguyễn Hoàng Bảo 3 Đồ án tốt nghiệp LỜI MỞ ĐẦU Nền kinh tế nước ta đang ngày càng phát triển, kéo theo ngành dịch vụ vận chuyển cũng đòi hỏi môt nhu cầu vận chuyển rất cao. Nhất là trong việc vận chuyển, hàng hóa phải được bảo vệ ở điều kiện tránh mưa, nắng… Ngành công nghiệp sản xuất thùng xe vận tải hiện nay đang đối mặt với các thách thức, phải tìm ra giải pháp mới cho công nghệ sản xuất thùng xe, đảm bảo chất lượng tính năng linh hoạt, trọng lượng thùng nhẹ và khả năng chịu tải trọng hàng hóa cao có thể vận chuyển trên mọi địa hình và đồng thời phản ứng tích cực với vấn đề ngày càng gia tăng của giá xăng hiện nay. Sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp hiện đại dẫn đến các nhu cầu to lớn về loại vật liệu đồng thời có nhiều tính chất mà các vật liệu như kim loại, ceramic, polymer khi đứng riêng lẽ không có được mà nổi bật là loại vừa bền, vừa nhẹ, rẻ lại có tính chống ăn mòn cao. Composite (hay còn gọi là vật liệu kết hợp) ra đời mấy chục năm gần đây đã đáp ứng được các yêu cầu đó, đã đáp ứng, ứng dụng và phát triển tới trình độ cao trong quy luật kết hợp – một quy luật phổ biến trong tự nhiên. Ngành khoa học và công nghệ về composite đã có nhiều sản phẩm dùng trong mọi lĩnh vực của đời sống xã hội. Vì thế, vật liệu composite là một chìa khóa mới trong ngành công nghiệp ô tô Vậy để tìm hiểu sâu hơn về chìa khóa mới này trong công nghiệp ô tô và đặc biệt là trong công nghiệp ô tô vận tải, chúng em xin chọn đề tài “Ứng dụng vật liệu composite trong sản xuất đóng thùng xe tải”. GVHD : Trần Anh Sơn SVTH : Nguyễn Hoàng & Nguyễn Hoàng Bảo 4 Đồ án tốt nghiệp MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 1. Nghiên cứu về tính chất, đặc điểm, và đặc biệt tính chất ưu việt của vật liệu composite để có thể ứng dụng nó trong công nghệ đóng thùng ô tô. 2. Tìm hiểu về quy trình thiết kế sản xuất vật liệu composite. 3. Tìm hiểu thực tế về quy trình đóng thùng ô tô tải ốp vật liệu composite ở một số garage ở thành phố Hồ Chí Minh. 4. Nghiên cứu ứng dụng vật liệu composites trong đóng thùng ô tô IZUSU FTR33P. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 1. Tính toán lý thuyết xác định yêu cầu cơ tính và công nghệ chế tạo thùng xe tải từ vật liệu composite. 2. Nghiên cứu bằng phương pháp quan sát thực nghiệm, tham quan nhà xưởng thực tế. 3. Phương pháp kế thừa. 4. Phương pháp nghiên cứu tài liệu : thu thập tài liệu qua: Internet, sách báo, luận văn, các bài chuyên đề chuyên ngành. 5. Tham khảo ý kiến: thầy cô, các chuyên gia giàu kinh nghiệm trong lĩnh vực ứng dụng vật liệu composite. GVHD : Trần Anh Sơn SVTH : Nguyễn Hoàng & Nguyễn Hoàng Bảo 5 Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Qua đồ án tốt nghiệp này em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Ban giám hiệu trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM, đã trang bị cho em nguồn kiến thức quí báu về ngành ô tô. Khoa công nghệ động lực và thầy Trần Anh Sơn đã tận tình dạy dỗ, giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp. Garage ô tô Bách Nghệ, garage ô tô Phú Cường. Anh Cát, anh Lộc quản đốc, cùng tập thể các anh trong xưởng sản xuất và đóng thùng xe tải. Đã sắp xếp, giúp đỡ, chỉ bảo, hướng dẫn cho chúng em trong suốt quá trình thực hiện, giúp chúng em có điều kiện tiếp xúc thực tế làm phong phú sinh động hơn đồ án tốt nghiệp. Trong suốt quá trình thực hiện đồ án, tuy các thầy đã chỉ dẫn hết sức tận tình nhưng do sự tiếp thụ của chúng em còn hạn chế, cho nên mong các thầy thông cảm. Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn tấm lòng của các thầy và các đơn vị đã hỗ trợ. Xin chân thành cảm ơn Nhóm sinh viên thực hiện GVHD : Trần Anh Sơn SVTH : Nguyễn Hoàng & Nguyễn Hoàng Bảo 6 Đồ án tốt nghiệp NHỮNG CỤM TỪ VIẾT TẮT DÙNG TRONG ĐỒ ÁN 1. ACC – the Automotive Composites Consortium – Hiệp hội xe composite 2. LWM – LightWeight Materials Program – Chương trình sử dụng vật liệu nhẹ 3. NCC – National Composite Council – Hội đồng composite Quốc Gia 4. SRIM – Structural Reaction Injection Molding (SRIM) – Công nghệ đúc khuôn trực tiếp 5. FRP – (chỉ loại composite polymer gia cường bằng sợi thủy tinh) 6. Resin – Polyester Resin – (chỉ nhựa Polyester) 7. CAFE – Corporate Average Fuel Economy – Hiệp hội tiết kiệm nhiên liệu. 8. ATP – Advanced Technology Program – Chương trình công nghệ tiên tiến 9. CSM – Chopped Strand Mat – Sợi thủy tinh được cắt nhỏ. 10. Laminat – Lớp gia cường bằng sợi thủy tinh 11. ASTM - American Society for Testing of Materials GVHD : Trần Anh Sơn SVTH : Nguyễn Hoàng & Nguyễn Hoàng Bảo 7 Đồ án tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Compozit Sợi Thủy Tinh và Ứng Dụng - Nguyễn Đăng Cường - NXB Khoa học kỹ thuật - Năm 2006. [2]. Srategic Materials Selection In The Automobile Body, Economic Opportunities for Polymer Composite Design - Erica R.H. Fuchs, Frank R. Field, Richard Roth, Randolph E. Kirchain - Massachusetts Institute of Technology National Research Council (NRC), Effectiveness and Impact of Corporate Average Fuel Economy - 2002. [3]. Vật liệu Compozit - Trần Ích Thịnh - Nhà xuất bản Giáo dục - 1994. [4]. Vật liệu Composite Cơ học và công nghệ - Nguyễn Hoa Thịnh, Nguyễn Đình Đức - Nhà xuất bản KHKT Hà Nội, 2002 [5]. Tài liệu từ Intenet [5.1]. Automotive Composites Consortium (ACC). - webcite: www.uscar.org [5.2]. Website Bách Khoa Toàn Thư địa chỉ http://vi.wikipedia.or. [6]. Quan sát thực tế tại: [6.1]. Garaga ô tô Phú Cường. Địa chỉ : 721 Quốc lộ 1A, Phường An Lạc, Quận Bình Tân, TPHCM. [6.2]. Gagara ô tô Bách Nghệ. Địa chỉ : Lê Văn Khương, Quận 12, TPHCM. CHƯƠNG 1 GVHD : Trần Anh Sơn SVTH : Nguyễn Hoàng & Nguyễn Hoàng Bảo 8 Đồ án tốt nghiệp VẬT LIỆU COMPOSITE 1.1 GIỚI THIỆU VẬT LIỆU COMPOSITE Sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp hiện đại dẫn đến các nhu cầu to lớn về loại vật liệu đồng thời có nhiều tính chất mà các vật liệu như kim loại, ceramic, polymer khi đứng riêng lẽ không có được mà nổi bật là loại vừa bền, vừa nhẹ, rẻ lại có tính chống ăn mòn cao. Composite (hay còn gọi là vật liệu kết hợp) ra đời mấy chục năm gần đây đã đáp ứng được các yêu cầu đó, đã đáp ứng, ứng dụng và phát triển tới trình độ cao trong quy luật kết hợp – một quy luật phổ biến trong tự nhiên. Ngành khoa học và công nghệ về composite đã có nhiều sản phẩm dùng trong mọi lĩnh vực: từ ô tô máy bay cho đến các vật liệu chỉnh hình và hiện phát triển đến mức nhiều người cho rằng thế kỉ 21 sẽ là văn minh của composite. 1.1.1 Khái niệm Composite bao gồm Com từ Complex và -posite từ position nghĩa là thành phần. Vật liệu Composite là vật liệu được chế tạo tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau nhằm mục đích tạo ra một vật liệu mới có đặt tính sức bền cơ lý hơn hẳn các vật liệu ban đầu, khi mà những vật liệu này làm việc riêng lẻ. Nói cách khác vật liệu composite là vật liệu đa thành phần. Hình 1.1: Cấu trúc Polymer Nguồn [2] Vật liệu composite được cấu tạo từ các thành phần cốt nhằm đảm bảo cho composite có được các đặc tính cơ học, độ cứng cần thiết và vật liệu nền đảm bảo cho các thành phần của composite liên kết, làm việc hài hoà với nhau, tạo nên các kết cấu có khả năng chịu sự ăn mòn, chịu nhiệt trong môi trường khắc nghiệt. 1.1.2. Lịch sử ra đời. GVHD : Trần Anh Sơn SVTH : Nguyễn Hoàng & Nguyễn Hoàng Bảo 9 Đồ án tốt nghiệp Chính thiên nhiên đã tạo ra cấu trúc composite trước tiên, đó là thân cây gỗ, có cấu trúc composite, gồm nhiều sợi xenlulo dài được kết nối với nhau bằng licnin. Kết quả của sự liên kết hài hoà ấy là thân cây vừa bền và dẻo - một cấu trúc composite lý tưởng. Vật liệu Composite đã xuất hiện từ rất lâu trong cuộc sống, khoảng 5.000 năm trước Công nguyên người cổ đại đã biết vận dụng vật liệu composite vào cuộc sống (ví dụ: sử dụng bột đá trộn với đất sét để đảm bảo sự dãn nở trong quá trình nung đồ gốm). Người Ai Cập đã biết vận dụng vật liệu Composite từ khoảng 3.000 năm trước Công nguyên, sản phẩm điển hình là vỏ thuyền làm bằng lau, sậy tẩm pitum về sau này các thuyền đan bằng tre chát mùn cưa và nhựa thông hay các vách tường đan tre chát bùn với rơm là những sản phẩm composite được áp dụng rộng rãi trong đời sống xã hội. Hay người Hy Lạp cổ cũng đã biết lấy mật ong trộn với đất, đá, cát sỏi làm vật liệu xây dựng. Và ở Việt Nam, ngày xưa truyền lại cách làm nhà bằng bùn trộn với rơm băm nhỏ để trát vách nhà, khi khô tạo ra lớp vật liệu cứng, mát về mùa hè và ấm vào mùa đông Sự phát triển của vật liệu composite đã được khẳng định và mang tính đột phá vào những năm 1930 khi mà Stayer và Thomat đã nghiên cứu, ứng dụng thành công sợi thuỷ tinh; Fillis và Foster dùng gia cường cho Polyeste không no và giải pháp này đã được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chế tạo máy bay, tàu chiến phục vụ cho đại chiến thế giới lần thức hai. Năm 1950 bước đột phá quan trọng trong ngành vật liệu Composite đó là sự xuất hiện nhựa Epoxy và các sợi gia cường như Polyeste, nylon,… Từ năm 1970 đến nay vật liệu composite nền chất dẻo đã được đưa vào sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và dân dụng,y tế, thể thao, quân sự và ô tô, vv… 1.1.3 Đặc điểm Vật liệu composite là vật liệu nhiều pha : trong đó các pha rắn khác nhau về bản chất, không hòa tan lẫn nhau và phân cách với nhau bằng ranh giới pha. Phổ biến nhất là loại composite 2 pha : Pha liên tục trong toàn khối gọi là nền. Pha phân bố gián đoạn được nền bao quanh gọi là cốt. GVHD : Trần Anh Sơn SVTH : Nguyễn Hoàng & Nguyễn Hoàng Bảo 10 [...]... đưa vào ứng dụng trong thị trường xe cơ giới Hạn chế của các loại động cơ mới này là dung tích acquy sử dụng cho xe không cao, hạn chế tính cơ động của xe, trong khi giảm trọng lượng xe là rất cấp thiết cho các phương tiện sử dụng công nghệ xanh Do đó, vật liệu composite được sử dụng tối đa trong chế tạo thân vỏ và các chi tiết trong thế hệ xe sạch này - Vật liệu composite trong ngành đóng tàu : Composite. .. 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 đội 108 đã sử dụng vật liệu Composite vào trong việc ghép răng thưa, làm răng giả, và đặc biệt là ứng dụng vào ngành sản xuất các linh kiên, cấu kiện, đóng thùng ô tô, đóng thùng xe tải, đóng thùng xe đông lạnh, xe. .. dân dụng, quốc kế dân sinh khác - Vật liệu composite cốt sợi thủy tinh có tính trong suốt đối với sóng rada, đặc tính này rất quan trọng trong các ứng dụng quân sự Nó còn được sử dụng nhiều trong công nghệ vũ trụ - Vật liệu composite trong ngành vận tải : Ứng dụng của composite trong ngành vận tải là rất lớn Loại vật liệu mới này cho phép chế tạo các phương tiện vận tải nhẹ hơn Điều đó đồng nghĩa với... 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 • Ứng dụng vật liệu composite sợi thủy tinh trong sản xuất thùng xe ô tô Hiệp hội các nhà nghiên cứu bắt đầu với thiết kế bằng máy tính, kỹ thuật và phân tích phần tử hữu hạn đã phát triển một thùng nguyên mẫu xe ảo Các thông số cần thiết để phần mềm mô phỏng chi tiết bằng hình... khác của ô tô,…… Hình1.15: Ứng dụng vật liêu composite làm thùng rác công cộng Nguồn [5.2] Hình 1.7 :Ứng dụng vật liệu composite trong nội thất Vật liệu composite được áp dụng hầu hết ở các ngành, các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân Tính riêng nhựa dùng để sản xất vật liệu composite được tiêu thụ ở Việt Nam khoảng 5.000 tấn mỗi năm; tại Hà Nội đã có 8 đề tài nghiên cứu về composite cấp thành phố được... thì vật liệu composite đã được phát triển từ lâu, nhưng ở nước ta thì composite được xem là vật liệu mới, bởi thời gian đưa vào ứng dụng và phạm vi ứng dụng ở nước ta vẫn còn chưa lâu và chưa nhiều Vật liệu composite sợi thủy tinh được bắt đầu nghiên cứu và áp dụng ở nước ta từ 1988, khởi đầu là canô, xuồng nhỏ với tư cách là vật liệu mới Đến đầu thập kỉ 90 của thế kỉ 20, một vài đơn vị sản xuất composite. .. nguyên liệu thô làm nên vật liệu composite khá cao Phương pháp gia công vật liệu composite đòi hỏi mất thời gian - Việc phân tích mẫu vật liệu composite và cơ, lý hóa tính rất phức tạp 1.1.5 Phân loại Vật liệu composite được phân biệt theo bản chất và hình dạng của vật liệu thành phần a Theo bản chất vật liệu nền và cốt: Composite nền hữu cơ: composite nền giấy (cáctông), composite nền nhựa, nền... -400F – 1700F, tất cả các thùng xe composite đều đạt được mức hư hại tối thiểu 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” GM tung ra thị trường với sản phẩm thùng xe tải composite thông dụng với giá 850$ vào năm 2001 được ứng dụng trên chiếc Chevrolet... 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 Nhưng sau đó các bộ phận làm bằng vật liệu composite đã bị hạn chế sản xuất về quy mô cũng như khả năng chịu tải nặng Các bộ phận này chỉ có thể được sản xuất với sản lượng thấp do tỷ lệ phế liệu cao và quy trình sản xuất kéo... Chrysler đã thương mại hóa vào năm 2005 với các sản phẩm sàn xe tải nhỏ và nó được sản xuất bởi công nghệ SRIM 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 1533% thì cũng đồng nghĩa với việc tiết kiệm nhiên liệu là 4-20%.[2] 2.2 Công nghệ đóng thùng xe tải ở Việt Nam GVHD : Trần Anh Sơn SVTH : Nguyễn . 23 2.2 Sản xuất thùng xe tải composite ở Việt Nam 29 Chương 3. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THÙNG XE TẢI COMPOSITE 30 3.1 Quy trình sản xuất vật liệu composite 30 3.1.1 Nguyên liệu sản xuất vật liệu. ưu việt của vật liệu composite để có thể ứng dụng nó trong công nghệ đóng thùng ô tô. 2. Tìm hiểu về quy trình thiết kế sản xuất vật liệu composite. 3. Tìm hiểu thực tế về quy trình đóng thùng. hơn về chìa khóa mới này trong công nghiệp ô tô và đặc biệt là trong công nghiệp ô tô vận tải, chúng em xin chọn đề tài Ứng dụng vật liệu composite trong sản xuất đóng thùng xe tải”. GVHD