天天免費国产无码在线观看,无码av免费不卡在线观看,久99久免费精品视频,99re66热这里都是精品

首頁(yè)

研學(xué)丨豐田Mirai二代高壓氫瓶的生產(chǎn)技術(shù)（一）

發(fā)布時(shí)間：

2023-10-09

豐田Mirai二代整車(chē)布置有三個(gè)不同尺寸的，共攜帶約5.6kg氫氣，之前我們用一期推文和大家一起學(xué)習(xí)了豐田Mirai二代在儲(chǔ)氫系統(tǒng)上的創(chuàng)新（研學(xué)丨豐田Mirai二代儲(chǔ)氫系統(tǒng)開(kāi)發(fā)揭秘）。小編和大家一起來(lái)學(xué)習(xí)一下豐田Mirai二代~~高壓儲(chǔ)氫瓶~~的相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)。首先豐田Mirai二代高壓儲(chǔ)氫瓶的基本結(jié)構(gòu)。

可以看到豐田Mirai二代氫瓶除去氫瓶瓶閥外，其氫瓶本身包括玻璃纖維增強(qiáng)塑料外層（GFRP）、碳纖維增強(qiáng)塑料內(nèi)層（CFRP）、襯里、保護(hù)層和Boss部分。

高壓氫瓶制造流程

豐田Mirai二代~~高壓氫瓶~~制造流程如下圖。可以看到高壓氫瓶主要包括襯里加工、纖維纏繞成型、檢查檢驗(yàn)這三個(gè)總體過(guò)程，這三個(gè)過(guò)程依次完成。其中襯里加工過(guò)程里包括對(duì)襯里的注塑成型與紅外焊接兩個(gè)步驟；纖維纏繞成型過(guò)程里包括纖維纏繞和固化兩個(gè)步驟；在檢查檢驗(yàn)過(guò)程包括對(duì)~~高壓氫瓶~~進(jìn)行水壓測(cè)試和氣密性測(cè)試這兩個(gè)步驟。在本期推文中，我們先來(lái)重點(diǎn)關(guān)注一下襯里加工這個(gè)過(guò)程。

襯里加工過(guò)程

豐田Mirai二代~~高壓氫瓶~~的襯里是將三個(gè)注塑成型的塑料部分通過(guò)紅外焊接而成，如下圖。接下來(lái)我們就依次來(lái)具體學(xué)習(xí)一下該過(guò)程中包括的注塑成型和紅外焊接兩個(gè)步驟。

① 注塑成型

豐田Mirai二代氫瓶研發(fā)團(tuán)隊(duì)優(yōu)化了注塑成型設(shè)備，以應(yīng)對(duì)襯里加工過(guò)程中的特殊需求，比如注塑塑料部分長(zhǎng)度會(huì)比較長(zhǎng)、安裝瓶閥用的金屬環(huán)需要直接嵌入氫瓶頂部的弧形位置等。注塑成型設(shè)備中的氫瓶模具夾緊機(jī)垂直上下開(kāi)閉，這樣一方面可以使金屬環(huán)更穩(wěn)定的和襯里結(jié)合，另一方面也更有利于模具較長(zhǎng)部分的脫模。同時(shí)，該注塑成型設(shè)備的尺寸也得到了優(yōu)化（如下圖），縮小到性能相同傳統(tǒng)注塑機(jī)尺寸的三分之一。

注塑過(guò)程中形成注塑流痕是注塑工藝中常見(jiàn)的缺陷之一，從注塑流痕的剖面可以直觀的了解到流痕的具體樣式（如下圖），在低溫環(huán)境下注塑流痕可能直接引起整個(gè)襯里的斷裂失效。

對(duì)于注塑流痕的成因，一般認(rèn)為主要是由于注塑料在通過(guò)厚度不同位置時(shí)，流速變化過(guò)大而引起的。豐田Mirai二代氫瓶團(tuán)隊(duì)從控制注塑料流速（即當(dāng)注塑料通過(guò)厚度變化較大位置時(shí)（流動(dòng)末端）降低流速變化）的角度入手盡量避免這個(gè)問(wèn)題的發(fā)生。通過(guò)對(duì)比高速和低速注塑料兩種方案下，注塑流痕深度和出現(xiàn)頻率的關(guān)系（如下圖），可以看到優(yōu)化方案對(duì)抑制注塑流痕起到了很好的效果，流痕深度和流痕出現(xiàn)頻率都得到了很好的降低。

② 紅外焊接

豐田Mirai二代的高壓氫瓶襯里采用了紅外焊接（Infrared Welding）來(lái)連接襯里的注塑部分，其紅外注塑設(shè)備如下圖：

通過(guò)粒子法可以對(duì)紅外焊接的過(guò)程進(jìn)行仿真（如下圖），從結(jié)果中可以看出紅外焊接的主要好處在于焊接面可以直接加熱，形成相對(duì)清晰的焊接關(guān)節(jié)（joint），同時(shí)有效的防止外來(lái)物質(zhì)混入連接面。

焊接關(guān)節(jié)的強(qiáng)度直接關(guān)系到焊接質(zhì)量的好壞，該強(qiáng)度會(huì)受到一系列因素的影響，比如焊接關(guān)節(jié)的厚度和該厚度的均一性。豐田Mirai二代團(tuán)隊(duì)通過(guò)紅外光譜（Infrared Spectroscopy）觀測(cè)焊接關(guān)節(jié)處的結(jié)晶分布，以結(jié)晶速率的變化來(lái)評(píng)估焊接關(guān)節(jié)的強(qiáng)度，其檢測(cè)分析結(jié)果如下圖。

可以看到距離焊接關(guān)節(jié)末尾越遠(yuǎn)，結(jié)晶度越低；晶相變化率越低，焊接關(guān)節(jié)強(qiáng)度總體越高。晶相變化率可以通過(guò)對(duì)焊接關(guān)節(jié)某些位置（比如遠(yuǎn)離焊接關(guān)節(jié)末尾的位置）以小功率長(zhǎng)時(shí)間加熱而實(shí)現(xiàn)。為了確保焊接品質(zhì)，豐田Mirai二代氫瓶生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)還需要監(jiān)測(cè)焊接過(guò)程中產(chǎn)生的焊渣，同時(shí)通過(guò)對(duì)焊點(diǎn)的長(zhǎng)寬測(cè)量，評(píng)估焊料的融化量和壓力。