碳纖維和玻璃纖維增強(qiáng)塑料在眾多工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用都是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。例如在“綠色”節(jié)能運(yùn)輸領(lǐng)域，當(dāng)涉及到降低燃料消耗且明顯減重要求時(shí)，車(chē)身和車(chē)廂的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)就發(fā)揮著極為重要的作用。設(shè)計(jì)師需要的是極為先進(jìn)的材料，它不僅要重量輕，同時(shí)要具備高穩(wěn)定性、耐久性和耐候性以應(yīng)對(duì)環(huán)境的影響。 然而研發(fā)人員如何相信材料能百分百地符合他們的設(shè)想？“只能通過(guò)制造商的完美的質(zhì)量控制來(lái)證明。” Gerd Puchta博士說(shuō)道。他是歐洲區(qū)領(lǐng)先的纖維增強(qiáng)塑料板材和卷材生產(chǎn)商 LAMILUX公司的產(chǎn)品研發(fā)總監(jiān)。不久前，該企業(yè)作為全球第一家 玻璃鋼板材生產(chǎn)商，自愿讓 TÜV 南德意志集團(tuán)認(rèn)證機(jī)構(gòu)對(duì)其試驗(yàn)室和檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行了認(rèn)證并因此應(yīng)對(duì)最高的質(zhì)量要求。一共有約 20 個(gè)實(shí)驗(yàn)方法和檢測(cè)設(shè)備成功通過(guò)了評(píng)估和檢測(cè)。
作為纖維增強(qiáng)塑料生產(chǎn)商，其任務(wù)十分明確，即確保材料的質(zhì)量能滿足汽車(chē)工業(yè)的最高要求--以高標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)技術(shù)保證產(chǎn)品的最佳特性，從而確保材料在應(yīng)用中發(fā)揮巨大的作用。Gerd Puichta 博士認(rèn)為：“在生產(chǎn)和研發(fā)纖維增強(qiáng)塑料的所有階段都必須具備嚴(yán)格的質(zhì)量控制手段。”
在對(duì)纖維增強(qiáng)塑料所采取的一系列檢測(cè)中，極為重要的檢測(cè)項(xiàng)目是機(jī)械強(qiáng)度、物理性能和外觀質(zhì)量。其它測(cè)試則還涉及材料的穩(wěn)定性、耐久性、抗紫外線、耐候性等。
1、更強(qiáng)的抗擊強(qiáng)度--碰撞測(cè)試
纖維增強(qiáng)塑料在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域都必須具備強(qiáng)足夠的抗擊強(qiáng)度以抵抗正面的強(qiáng)作用力。碰撞測(cè)試是非常有說(shuō)服力的檢驗(yàn)方法，因?yàn)樗浅Ｕ鎸?shí)地模擬了材料的負(fù)荷情況——例如模擬撞擊貨車(chē)側(cè)壁或由大冰雹撞擊大貨車(chē)車(chē)頂所產(chǎn)生的破壞力。
目的：碰撞測(cè)試能提供關(guān)于材料堅(jiān)固性及其在日常使用中耐久性的數(shù)據(jù)。它尤其能避免在強(qiáng)力作用下出現(xiàn)破裂和凹陷。
方法：通過(guò)落球試驗(yàn)檢測(cè)碰撞特性。由一個(gè)直徑 20 毫米的半圓形鋼球從正面下落至材料的表面。根據(jù)所需的測(cè)試負(fù)荷，下落高度可達(dá)一米，鋼球重量可達(dá)兩公斤。
2、材料比較——誰(shuí)更堅(jiān)固？
夏比沖擊強(qiáng)度測(cè)試
與鋁材或鋼板等材料作比較時(shí)，通過(guò)夏比沖擊強(qiáng)度測(cè)試獲得纖維增強(qiáng)塑料的強(qiáng)度數(shù)據(jù)。在 LAMILUX公司內(nèi)部，我們按照標(biāo)準(zhǔn) DIN EN ISO 179, DIN 53435 和 DIN EN ISO 180 執(zhí)行該測(cè)試。
目的：通過(guò)沖擊強(qiáng)度測(cè)試可以看到強(qiáng)力作用下的阻力并以此檢查材料的技術(shù)特性。所獲得的數(shù)據(jù)非常有說(shuō)服力，因?yàn)橥ㄟ^(guò)與其它材料的直接比較可以避免材料產(chǎn)生破裂與凹陷。
方法：由一個(gè)擺錘撞擊已夾緊的材料。由此會(huì)產(chǎn)生對(duì)材料的突然應(yīng)力直至損壞。一方面，從該嘗試中可以得知材料的沖擊韌性和脆斷性。另一方面，可以了解所吸收的能量以及能量吸收能力。
3、 極端力作用——直至達(dá)到負(fù)載極限
拉伸和彎曲試驗(yàn)
不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)w維增強(qiáng)材料的負(fù)載性有不同的要求。因此，在開(kāi)發(fā)輕量化材料時(shí)必須嚴(yán)格遵守客戶定制的要求并準(zhǔn)確測(cè)試和記錄材料的抗載荷能力。LAMILUX 按照 DIN EN ISO 527 進(jìn)行拉伸試驗(yàn)并根據(jù) DIN EN ISO 142125, EN 2562 和 EN 2746 進(jìn)行 3 點(diǎn)彎曲試驗(yàn)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。
目的：抗拉和抗彎強(qiáng)度測(cè)試是用于檢測(cè)材料的堅(jiān)固性和耐久性。靜態(tài)機(jī)械載荷試驗(yàn)或?qū)Σ煌瑱z測(cè)試樣的破壞性試驗(yàn)可以我們構(gòu)建一個(gè)完整機(jī)械性能數(shù)據(jù)庫(kù)，為材料的選擇及與其他材料如鋁和鋼材的比較提供依據(jù)。在此基礎(chǔ)上可以開(kāi)發(fā)量身定做的個(gè)性化材料解決方案。
方法：在進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)要夾緊一個(gè)樣品并產(chǎn)生單向的拉應(yīng)力。從所記錄的應(yīng)力曲線-拉伸曲線可以讀取到抗拉強(qiáng)度、彈性模量、斷裂伸長(zhǎng)率和橫向延伸系數(shù)。
在進(jìn)行 3 點(diǎn)彎曲試驗(yàn)時(shí)將材料彎曲并在邊線上施加一個(gè)強(qiáng)的拉伸應(yīng)力和壓應(yīng)力。這里同樣會(huì)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)力曲線-拉伸曲線并因此可計(jì)算出抗彎強(qiáng)度、彈性模量和斷裂伸長(zhǎng)率。
4、恒定不變的硬度——所有再生產(chǎn)材料的質(zhì)量
巴氏硬度試驗(yàn)
生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的板材材料被視作是連續(xù)生產(chǎn)工藝的一大優(yōu)勢(shì)。重復(fù)檢查材料表面的硬度是優(yōu)先要做的工作。我們按照 DIN EN ISO 59 通過(guò)巴氏硬度試驗(yàn)進(jìn)行檢查。
目的：測(cè)試巴氏硬度不僅能體現(xiàn)材料表面的硬度大小，同時(shí)能體現(xiàn)出材料是否完全固化。通過(guò)該檢查確認(rèn)合適的材料硬度確保表面耐刮性。
方法：巴氏硬度是一定形狀的硬鋼壓針，在標(biāo)準(zhǔn)彈簧試驗(yàn)力作用下，壓入試樣表面，用壓針的壓入深度確定材料硬度。
5、 材料耐候性——按照汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)模擬
氙光燈測(cè)試和模擬日照測(cè)試
纖維增強(qiáng)材料的耐候性屬于最重要的一項(xiàng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。持續(xù)優(yōu)化樹(shù)脂配方的同時(shí)也產(chǎn)生了杰出的成果。尤其是在汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域，按照 DIN EN ISO 4892-2 進(jìn)行的氙光測(cè)試是耐候性檢查中已被廣泛使用的檢驗(yàn)方法。
日照測(cè)試是一種通過(guò)特定紫外線光源一次性測(cè)試大量樣品耐候性能的快速的檢測(cè)方法。用于檢測(cè)材料長(zhǎng)期抵抗不同氣候和紫外線的能力。
目的：用于模擬纖維增強(qiáng)塑料在恒定重復(fù)的環(huán)境中的老化現(xiàn)象（耐候性、色彩穩(wěn)定性）。氙光燈耐勞度測(cè)試是讓檢測(cè)樣品材料迅速老化的一種耐候測(cè)試。
方法：氙光燈測(cè)試檢查的是耐候性。為此要將材料樣品放在一個(gè)模擬環(huán)境下經(jīng)受 1000 多個(gè)小時(shí)的快速風(fēng)化。
模擬日照測(cè)試是通過(guò)紫外線燈照射材料樣品 250, 500 和 1000 小時(shí)，然后從檢測(cè)儀中取出并測(cè)量色差和材料變化。
6、穩(wěn)定和頂尖的外形——在任何溫度下
動(dòng)態(tài)的機(jī)械分析 (DMA)
用來(lái)檢查不同溫度情況下纖維增強(qiáng)材料穩(wěn)定性的一項(xiàng)最重要的檢測(cè)便是動(dòng)態(tài)的機(jī)械分析 (DMA)。動(dòng)態(tài)機(jī)械分析是在程序控制溫度下，測(cè)量物質(zhì)在振動(dòng)載荷下的動(dòng)態(tài)模量或力學(xué)損耗與溫度的關(guān)系。
目的：動(dòng)態(tài)機(jī)械分析可以用于檢測(cè)材料的熱穩(wěn)定性及材料的固化程度。因?yàn)椋憾鄶?shù)應(yīng)用中——例如大篷車(chē)、房車(chē)、車(chē)廂和拖車(chē)的車(chē)頂與側(cè)壁——在任何溫度情況下都要求高機(jī)械負(fù)載。
方法：使用流變儀作為檢測(cè)和測(cè)量設(shè)備，通過(guò)它可以在 0 至 120 攝氏度的溫度曲線內(nèi)檢查材料特性。
7、高溫、低溫、降雨、霜凍——耐久度測(cè)試中的材料耐抗性
自然風(fēng)化和熱-冷交替測(cè)試
用于模擬材料在實(shí)際應(yīng)用中所面臨的外界環(huán)境變化，展現(xiàn)自然風(fēng)化和熱-冷溫度變化的情況。該檢測(cè)十分有效地檢查了氣候變化條件下纖維增強(qiáng)材料的持久性。
目的：該測(cè)試能提供材料在一年四季真實(shí)氣候條件下的表現(xiàn)情況。我們的目的是為了避免氣候環(huán)境的變化對(duì)材料的外觀、機(jī)械性能等帶來(lái)影響。
方法：進(jìn)行風(fēng)化測(cè)試時(shí)，將材料樣品在亞利桑那州（世界上太陽(yáng)能密度最高的一個(gè)地區(qū)）和中歐地區(qū)的室外檢測(cè)場(chǎng)地。定期通過(guò)一個(gè)光度計(jì)對(duì)樣板進(jìn)行色差測(cè)量，以及通過(guò)另一個(gè)檢測(cè)儀獲取表面的光澤度。
熱-冷交替測(cè)試是在溫度變化的區(qū)域?yàn)?-40°C 至 +80°C 時(shí)檢查材料特性。樣品在一個(gè)設(shè)備中長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受循環(huán)變化的溫度。
關(guān)于 LAMILUX Composites GmbH 公司
LAMILUX Composites GmbH生產(chǎn)纖維增強(qiáng)塑料已有近 60 年的歷史。憑借領(lǐng)先的連續(xù)性生產(chǎn)工藝，以及巨大的產(chǎn)量和豐富的產(chǎn)品系列，這家中小型企業(yè)成為了歐洲領(lǐng)先的生產(chǎn)商。LAMILUX 為汽車(chē)、房車(chē)、冷藏車(chē)、冷庫(kù)和冷藏柜、建筑行業(yè)以及其它眾多行業(yè)的客戶提供所需產(chǎn)品。LAMILUX 在 2013 年雇有 640 名員工，營(yíng)業(yè)額達(dá)到 1.75 億歐元。這家家族管理企業(yè)的總部位于巴伐利亞州的雷奧鎮(zhèn)。
纖維增強(qiáng)塑料扁帶材的生產(chǎn)線
纖維增強(qiáng)塑料卷材
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