Parti strutturali leggere EV: tecnologie di rivestimento a canna per l'abrasione delle fibre di carbonio

Poiché i requisiti di autonomia per i veicoli elettrici (EV) continuano ad aumentare, "Sostituire l'acciaio con la plastica" è diventato un trend fondamentale del settore. I termoplastici rinforzati con fibra di carbonio (CFRTP), con la loro eccezionale resistenza e modulo specifici, sono i materiali preferiti per i vassoi delle batterie, i telai dei sedili e i componenti strutturali della carrozzeria. Tuttavia, l'estrema durezza della fibra di carbonio pone una sfida abrasiva massiccia ai estrusori bivite e alle loro viti.

Quando si producono plastiche modificate con fibra di carbonio ad alto riempimento (30%-50%), il rischio di guasto dell'attrezzatura supera di gran lunga quello della fibra di vetro standard:

• Erosione ad alta durezza: Le fibre di carbonio si rompono durante il processo di taglio; i frammenti risultanti possiedono una durezza simile ad un ago che rimuove rapidamente lo strato protettivo dai cilindri standard in acciaio nitrurato.
• Ponte di fibre e alta pressione: Le fibre di carbonio tendono a formare strutture reticolari, aumentando la viscosità del fuso. Ciò porta a una maggiore pressione radiale sulla parete interna del cilindro, accelerando l'usura fisica.
• Spelatura dell'interfaccia: Le particelle di fibra ad alta velocità causano "micro-tagli" sulle superfici metalliche, ampliando il diametro interno del cilindro e distruggendo l'accuratezza del gioco.

Per le condizioni rigorose dei componenti strutturali dei veicoli elettrici, i tradizionali cilindri monometallici non sono più sufficienti. Devono essere introdotte tecnologie avanzate di rivestimento o di liner.

• Soluzione consigliata: Utilizzare cilindri bimetallici con liner contenenti un elevato contenuto di carburo di tungsteno.
• Standard di durezza: La durezza del liner dovrebbe raggiungere 60 - 64 HRC. Questo è sufficiente per resistere all'azione di taglio dei frammenti di fibra di carbonio.
• Vantaggio tecnico: Il processo di fusione centrifuga garantisce un legame ad alta resistenza tra il liner e il substrato. Uno spessore di 2,0 mm - 3,0 mm offre una durata eccezionalmente lunga.

• Consiglio sui materiali: Gli elementi di vite dovrebbero essere realizzati in acciaio per metallurgia delle polveri ad alto contenuto di vanadio (come la serie CPM) e abbinati a rivestimenti PVD (Physical Vapor Deposition).
• Precisione del gioco: Il gioco unilaterale deve essere controllato con precisione entro 0,05 mm - 0,08 mm. Un gioco preciso riduce il tempo di permanenza del materiale negli interstizi, rallentando il tasso di usura. (Riferimento: Rapporto di confronto sull'usura dei materiali - Rif: #QC-2024-EXP-08)

Oltre ai materiali hardware, la stabilità del sistema influisce direttamente sulla ritenzione delle prestazioni della fibra di carbonio:

• Controllo della temperatura a basso taglio: Ottimizzare le configurazioni delle viti per ridurre il sovra-taglio e mantenere le fluttuazioni di temperatura entro +/- 1°C. Ciò impedisce la degradazione del polimero che causa una scarsa bagnatura delle fibre.
• Meccanismo di avviso di usura: Si raccomanda di ispezionare il diametro interno del cilindro ogni 500 tonnellate di produzione. Se l'usura supera 0,10 mm, regolare tempestivamente il processo o sostituire il liner per garantire la consistenza meccanica dei componenti strutturali.

Nella catena di approvvigionamento dei veicoli elettrici, le plastiche modificate di alta qualità dipendono da processi di estrusione stabili. La selezione di viti e cilindri ad alta precisione con rivestimenti ultra-duri (>60 HRC) e lucidatura a specchio (Ra < 0,4 um) non solo prolunga la vita dell'attrezzatura di oltre tre volte, ma è anche un prerequisito per garantire che i componenti strutturali in fibra di carbonio soddisfino gli standard di sicurezza. Per i principali compounder globali, i sistemi resistenti all'usura compatibili con gli standard Coperion o JSW sono diventati la base del settore.