كيف يتم صناعة كيس الهواء في السيارات (الأيرباك)
الأكياس الهوائية هي وسادة قابلة للنفخ مصممة لحماية ركاب السيارات من الإصابة الخطيرة في حالة حدوث تصادم. الأكياس الهوائية هي جزء من نظام ضبط نفخ ، والمعروف أيضًا باسم نظام تقييد وسادة الهواء (ACRS) أو نظام ضبط أكياس الهواء الإضافي (SRS) ، لأن الأكياس الهوائية مصممة لتكمل الحماية التي توفرها أحزمة الأمان. لا تزال هناك حاجة إلى أحزمة الأمان لإبقاء الراكب في مكانه بشكل آمن ، خاصة في الآثار الجانبية ، الصدمات الخلفية ، والانعطافات. عند اكتشاف الاصطدام ، تنتفخ الأكياس الهوائية على الفور لتوسيد الراكب المكشوف بوسادة كبيرة مملوءة بالغاز.
يتكون نظام الوسادة الهوائية النموذجية من وحدة الوسائد الهوائية (التي تحتوي على منفاخ أو مولد غاز وكيس هوائي) ، ومستشعرات الصدمات ، ووحدة مراقبة تشخيصية ، ووصلة ربط عجلة القيادة ، ومصباح مؤشر. جميع هذه المكونات مرتبطة ببعضها البعض عن طريق تسخير الأسلاك وتعمل ببطارية السيارة . تحتفظ أنظمة الأكياس الهوائية بشحنة احتياطية بعد إيقاف تشغيل الإشعال أو بعد فصل البطارية. وفقًا للطراز ، يدوم مصدر طاقة النسخ الاحتياطي بين ثانية واحدة وعشر دقائق. نظرًا لأن المكونات الحيوية لتشغيل النظام قد تظل خامدة لعدة سنوات ، فإن دائرة الوسائد الهوائية تقوم بإجراء "اختبار ذاتي" داخلي أثناء كل بدء تشغيل ، وعادة ما يتم الإشارة إليها بواسطة مصباح على لوحة العدادات يتوهج لفترة وجيزة عند كل بدء تشغيل.
تم تصميم مستشعرات التصادم لمنع الأكياس الهوائية من النفخ عندما تمر السيارة على عثرة أو ثقب ، أو في حالة حدوث تصادم بسيط. يتم تركيب وحدة نفخ الهواء في وحدة مكونة من كيس نايلون منسوج وغطاء وسادة قرن بلاستيكي. تتوافق الوحدة ، بدورها ، مع عجلة القيادة لتطبيقات جانب السائق وفوق مقصورة القفازات لتطبيقات الركاب الأمامية.
في تصادم أمامي يعادل ضرب حاجز صلب بسرعة تسعة أميال في الساعة (14.48 كيلومترًا في الساعة) ، تستشعر مستشعرات التصادم الموجودة في مقدمة السيارة التباطؤ المفاجئ وترسل إشارة كهربائية تنشط البادئ (تسمى أحيانًا مشعل أو سخرية لاذعة). مثل المصباح الكهربائي ، يحتوي البادئ على سلك رقيق يسخن ويخترق حجرة الدفع. يؤدي هذا إلى دفع مادة كيميائية دافعة صلبة ، أساسًا أزيد الصوديوم ، داخل جهاز نفخ الهواء لتفاعل كيميائي سريع (يشار إليه عادةً باسم سلسلة ألعاب نارية). ينتج هذا التفاعل المتحكم به غاز نيتروجين غير ضار يملأ كيس الهواء. أثناء عملية النشر ، يخضع غاز النيتروجين الموسع لعملية تقلل من درجة الحرارة ويزيل معظم بقايا الاحتراق أو الرماد.
غازات النيتروجين المتسعة تنفخ كيس النايلون في أقل من واحد وعشرين (1/20) من الثانية ، ويفصل غطاء غلاف الوحدة البلاستيكية وينفخ أمام شاغل السيارة. عندما يتصل المحتل بالكيس ، يتم تنفيس غاز النيتروجين من خلال الفتحات الموجودة في الجزء الخلفي من الكيس. يتم تضخيم الحقيبة تمامًا لمدة عُشر (1/10) من الثانية تقريبًا وتقلص حجمها بمقدار ثلاثة أعشار (3/10) من الثانية بعد التصادم. يستخدم بودرة التلك أو نشا الذرة لربط الجزء الداخلي من الوسادة الهوائية ويتم إطلاقها من كيس الهواء عند فتحه.
التاريخ
تتبع الوسادة الهوائية منشأها إلى مثانات مملوءة بالهواء تم تحديدها في وقت مبكر من عام 1941 ، وحصلت على براءة اختراع لأول مرة في الخمسينيات. نظم كيس الهواء المبكر
يتم وضع كيس هواء نموذجي من جانب السائق بشكل أنيق على عمود عجلة القيادة. في حالة حدوث تصادم ، يرسل مستشعر التصادم شرارة كهربائية إلى علبة نفخ الهواء ، مما يؤدي إلى قراءات كيميائية تنتج غاز النيتروجين. يتسع الغاز ، مع نفخ الوسادة الهوائية وحماية السائق.
كانت كبيرة وضخمة ، تستخدم في المقام الأول خزانات من الهواء المضغوط أو الساخن ، غاز النيتروجين المضغوط (N 2 ) ، الفريون ، أو ثاني أكسيد الكربون (CO 2 ). خلقت بعض النظم المبكرة منتجات ثانوية خطرة. استخدم نظام معين مسحوق البودرة لتسخين غاز الفريون ، وإنتاج غاز الفوسجين (COCl 2 ) - وهو غاز سام للغاية.منحت أولى براءات الاختراع لأكياس هواء السيارات للمهندس الصناعي جون هيتريك في 18 أغسطس 1953. وقد صممها هيتريك بعد حادث قريب في عام 1952 ، ودعا التصميم إلى خزان من الهواء المضغوط تحت غطاء محرك السيارة وأكياس قابلة للنفخ على المقود عجلة ، في منتصف لوحة القيادة ، وفي مقصورة القفازات لحماية ركاب المقعد الأمامي ، وعلى ظهر المقعد الأمامي لحماية ركاب المقعد الخلفي. من شأن قوة التصادم دفع الوزن المنزلق للأمام لإرسال الهواء إلى الأكياس. اتبع العديد من المخترعين والباحثين الآخرين حذوه ، واستكشفوا جميعًا تصميمات مختلفة قليلاً ، بحيث يتعذر ملاحظة المسار الفني الدقيق بدءًا من التصميمات المبكرة وحتى النظام الحالي.
في عام 1968 ، ابتكر جون بيتز ، الكيميائي في شركة Talley Defense Systems ، دافعًا صلبًا يستخدم أزيد الصوديوم (NaN 3 ) وأكسيد معدني. كان هذا أول دافع صلب يولد النيتروجين ، وسرعان ما حل محل النظم الأقدم والأكبر. يكون أزيد الصوديوم في حالته الصلبة سامًا إذا تم تناوله بجرعات كبيرة ، ولكن في تطبيقات السيارات يتم إحكام إغلاقها داخل حاوية فولاذية أو ألمنيوم داخل نظام الأكياس الهوائية.
منذ الستينيات من القرن الماضي ، أثبتت السيارات المجهزة بأكياس هوائية في الاختبارات التي يتم التحكم فيها والاستخدام اليومي فعاليتها وموثوقيتها. أجرى معهد التأمين للسلامة على الطرق السريعة دراسة لنظام الحكومة الفيدرالية للإبلاغ عن الحوادث باستخدام البيانات من 1985 إلى 1991 ، وخلص إلى أن وفيات السائقين في حوادث الاصطدام الأمامي انخفضت بنسبة 28 في المائة في السيارات المزودة بأكياس هوائية. بالنسبة الى
تحضير المادة الدافعة ، الخطوة الأولى في تصنيع الأكياس الهوائية ، تتضمن الجمع بين أزيد الصوديوم والمؤكسد. يتم بعد ذلك دمج المادة الدافعة مع علبة البادئ المعدني وعوامل التصفية المختلفة لتشكيل مجموعة نفخ الهواء.
وفي دراسة أخرى أجرتها شركة جنرال موتورز عام 1989 ، أدت مجموعة أحزمة الأمان في الكتف / الأكياس الهوائية والأكياس الهوائية في التصادم الأمامي إلى تقليل وفيات السائقين بنسبة 46 في المائة وفيات الركاب الأماميين بنسبة 43 في المائة.استجابةً لمخاوف المستهلكين المتزايدة بشأن السلامة وضغط صناعة التأمين ، أرغمت الحكومة الفيدرالية مصنعي السيارات على تحديث ميزات السلامة الخاصة بهم. أولاً ، تتطلب لوائح وزارة النقل (DOT) أن تكون جميع السيارات ، بدءًا من طراز عام 1990 ، التي تباع في الولايات المتحدة ، مزودة بنظام ضبط النفس السلبي. (تتضمن أنظمة التقييد السلبي - التي لا تتطلب التنشيط من قِبل شاغل السيارة - استخدام أحزمة الأمان الأوتوماتيكية و / أو استخدام الأكياس الهوائية.) إذا اختارت شركات تصنيع السيارات وسادة هوائية ، فإن اللوائح تتطلب فقط نظام جانب السائق حتى النموذج عام 1994 ، عندما يجب أن تشتمل السيارات المجهزة بأكياس هوائية على حماية سلبية من جانب الراكب أيضًا.
مواد أولية
كما ذكر أعلاه ، يتكون نظام الوسادة الهوائية من وحدة الوسائد الهوائية ، وأجهزة استشعار الأعطال ، ووحدة مراقبة تشخيصية ، ووصلة ربط عجلة القيادة ، ومصباح مؤشر. سوف يركز كل من هذا القسم والقسم التالي ("عملية التصنيع") على وحدة الوسادة الهوائية نفسها.
تتكون وحدة الوسادة الهوائية من ثلاثة أجزاء رئيسية: الوسادة الهوائية ، والمضخة ، والوقود الدافع. يتم خياطة الوسادة الهوائية من نسيج نايلون محبوك ويمكن أن تأتي بأشكال وأحجام مختلفة حسب متطلبات السيارة المحددة. يتم تصنيع مادة الوسادة الهوائية الجانبية من جانب السائق بغطاء واقي من الحرارة لحماية القماش من السفع ، خاصةً بالقرب من مجموعة نفخ الهواء أثناء النشر. يستخدم بودرة التلك أو نشا الذرة لتغليف الأكياس الهوائية. أي مادة تمنع النسيج من الالتصاق ببعضها البعض وتجعل تركيبها أسهل. تتطلب مواد الأكياس الهوائية المغطاة بالسيليكون واليوريثان الحديثة طلاءًا درعًا حراريًا ضئيلًا أو معدومًا ، على الرغم من أن بودرة التلك أو نشا الذرة ربما لا تزال تستخدم كوسيلة مساعدة للمعالجة.
علبة أو جسم نافخة مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ المختوم أو من الألومنيوم المصبوب. داخل علبة نفخ الهواء ، توجد مجموعة مرشحات تتكون من شبكة سلكية فولاذية مقاومة للصدأ مع مادة خزفية تقع بينهما. عندما يتم تجميع نافخة ، فإن مجموعة المرشح محاطة برقائق معدنية للحفاظ على ختم يمنع التلوث بالوقود.
المادة الدافعة ، في شكل حبيبات سوداء ، هي في المقام الأول أزيد الصوديوم مقترنة بمؤكسد ، وتقع عادةً داخل علبة نافخة بين مجموعة المرشح والبادئ.
عملية التصنيع
يتضمن إنتاج الأكياس الهوائية ثلاث مجموعات منفصلة مختلفة تتحد لتشكل المنتج النهائي ، وحدة الأكياس الهوائية. يجب تصنيع المادة الدافعة ، ويجب تجميع مكونات منفاخ الهواء ، ويجب قص الوسادة الهوائية وخياطةها. بعض الشركات المصنعة تشتري مكونات مصنوعة بالفعل ، مثل الأكياس الهوائية أو البادئات ، ثم تقوم بتجميع وحدة الأكياس الهوائية الكاملة. الوصف التالي لعملية التصنيع هو لتجميع وحدة الوسائد الهوائية من جانب السائق. يتم إنتاج مجموعات وحدة الوسائد الهوائية الجانبية من جانب الركاب بشكل مختلف قليلاً.
دافع
- 1 يتكون دافع الوقود من أزيد الصوديوم ممزوجًا مع مؤكسد ، وهي مادة تساعد أزيد الصوديوم على الاحتراق عند اشتعاله. يتم تلقي أزيد الصوديوم من البائعين الخارجيين وتفتيشه للتأكد من مطابقته للمتطلبات. بعد الفحص ، يتم وضعها في مكان آمن للتخزين حتى الحاجة. في الوقت نفسه ، يتم تلقي المؤكسد من البائعين الخارجين ، وتفتيشها وتخزينها. مختلف المصنعين استخدام مؤكسدات مختلفة.
- 2 من التخزين ، يتم مزج أزيد الصوديوم والمؤكسد بعناية تحت تحكم محوسب في العمليات. بسبب احتمال حدوث انفجارات ، تتم معالجة المسحوق في مستودعات معزولة. في حال اكتشاف مستشعرات السلامة شرارة ، فإن أنظمة الطوفان عالية السرعة ستغمر الغرف بأكملها بالماء. يحدث الإنتاج في العديد من المنشآت الصغيرة الزائدة عن الحاجة بحيث إذا حدث أي حادث ، فلن يتم إيقاف الإنتاج ، بل يتم تقليله فقط.
- 3 بعد المزج ، يتم إرسال خليط الوقود الدافع إلى التخزين. ثم يتم استخدام المطابع لضغط خليط الدفع في شكل قرص أو بيليه.
الجمعية نافخة
- 4 يتم استلام مكونات نفخ الهواء ، مثل العلبة المعدنية ، ومجموعة المرشح - شبكة سلكية من الفولاذ المقاوم للصدأ مع مادة خزفية من الداخل - والبادئ (أو جهاز الإشعال) من البائعين الخارجيين وتفتيشهم. ثم يتم تجميع المكونات على خط إنتاج مؤتمت للغاية.
- 5 يتم الجمع بين الجمعية الفرعية للنفخة مع دافع وبادئ لتشكيل التجمع نافخة. اللحام بالليزر (باستخدام CO 2 يستخدم الغاز) للانضمام الفولاذ المقاوم للصدأ نافخة المجالس الفرعية، في حين يستخدم الاحتكاك اللحام بالقصور الذاتي للانضمام الألومنيوم نافخة المجالس الفرعية. يستلزم اللحام بالليزر استخدام أشعة الليزر لحام التجميعات معًا ، في حين يتضمن اللحام بالقصور الذاتي بالاحتكاك فرك معادن معًا حتى تصبح الأسطح ساخنة بدرجة كافية للالتحاق ببعضها.
- 6 يتم بعد ذلك اختبار مجموعة نفخ الهواء وإرسالها إلى التخزين إلى حين الحاجة.
كيس الهواء
- 7 يتم استلام قماش الأكياس الهوائية المنسوجة من النايلون من البائعين الخارجيين وتفتيشهم لأي عيوب مادية. يتم بعد ذلك قطع نسيج الوسادة الهوائية إلى الأشكال المناسبة ومخيطه ، داخليًا وخارجيًا ، لربط الجانبين بشكل صحيح. بعد خياطة كيس الهواء ، يتم تضخيمه والتحقق من وجود عيوب التماس.
التجميع النهائي لوحدة كيس الهواء
- 8 ثم يتم تركيب مجموعة الأكياس الهوائية على مجموعة نفخ الهواء المختبرة. بعد ذلك ، يتم طي الكيس الهوائي ، ويتم تثبيت غطاء وسادة البوق البلاستيكي الانفصالي. أخيرًا ، يتم فحص مجموعة الوحدة المكتملة واختبارها.
- 9 يتم تجميع مجموعات الوحدات النمطية في صناديق للشحن ثم إرسالها إلى العملاء.
المكونات الأخرى
- 10 يتم دمج المكونات المتبقية من نظام الوسادة الهوائية - مستشعرات الاصطدام ، ووحدة المراقبة التشخيصية ، ووصلة ربط عجلة القيادة ، ومصباح المؤشر - مع وحدة الوسادة الهوائية أثناء تجميع المركبة. ترتبط جميع المكونات والتواصل من خلال تسخير الأسلاك.
يتم قطع أجزاء كيس الهواء من النايلون المنسوج ، ومخيطها معا ، وينصب. ثم يتم طي الكيس بعناية بحيث يتم احتواؤه داخل غطاء الوحدة البلاستيكية.مراقبة الجودة
من الواضح أن جانب مراقبة الجودة في إنتاج الأكياس الهوائية مهم للغاية لأن العديد من الأرواح تعتمد على ميزة السلامة. مجالان رئيسيان حيث تعد مراقبة الجودة أمرًا بالغ الأهمية وهما اختبارات الألعاب النارية أو اختبارات الدفع والوسادة الهوائية والاختبارات الثابتة والديناميكية.
يتم إخضاع الوقود الدافع ، قبل إدخاله في نفخ ، أولاً لاختبارات بالستية للتنبؤ بسلوكهم. يتم سحب عينة تمثيلية من آلات النفخ من خط الإنتاج واختبارها للتشغيل السليم من خلال اختبار نفخ على نطاق واسع ، والذي يقيس الضغط — الناتج عن الغاز المولود داخل خزان كبير 15.84 أو 79.20 جالون (60 أو 300 لتر) - وقت العرض في ميلي ثانية. هذا يعطي مؤشرا على قدرة نظام نفخ الهواء على إنتاج كمية من الغاز بمعدل معين ، مما يضمن تضخيم كيس الهواء بشكل صحيح. يتم فحص الأكياس الهوائية نفسها بحثًا عن عيوب النسيج والتماس ومن ثم يتم اختبارها للتأكد من عدم وجود تسرب.
يتم إجراء عمليات الفحص الآلي في كل مرحلة من مراحل خط الإنتاج لتحديد الأخطاء. تستخدم إحدى الشركات المصنعة للأكياس الهوائية الأشعة (الأشعة السينية) لمقارنة منفاخ الهواء المكتمل مع التكوين الرئيسي المخزن في الكمبيوتر. يتم رفض أي منفاخ بدون التكوين الصحيح.
المستقبل
يبدو مستقبل الأكياس الهوائية واعدًا للغاية نظرًا لوجود العديد من التطبيقات المختلفة الممكنة ، بدءًا من مقاعد الطائرات وخوذات الدراجات النارية. أكياس الهواء في المستقبل ستكون أكثر اقتصادا لإنتاج
يمكن العثور على أجهزة استشعار الأعطال في العديد من المواقع على مقدمة السيارة. ترتبط هذه المجسات بوحدة الأكياس الهوائية مع تسخير الأسلاك. مكونان رئيسيان آخران من نظام الوسائد الهوائية هما وحدة التشخيص ومصباح المؤشر. تقوم الوحدة التشخيصية بإجراء اختبار للنظام في كل مرة يتم فيها تشغيل السيارة ، وتضيء لفترة وجيزة مصباح المؤشر المثبت على لوحة القيادة.
وأخف وزنا في الوزن ؛ ستشمل أنظمة أصغر وأكثر تكاملاً ؛ وسوف تستخدم أجهزة استشعار محسنة.تشكل الوسائد الهوائية ذات التأثير الجانبي إمكانية أخرى مماثلة لأكياس الهواء الجانبية للسائق والراكب. من المرجح أن يتم تثبيت الأكياس الهوائية ذات التأثير الجانبي في ألواح باب السيارة ونشرها باتجاه النافذة أثناء الصدمات لحماية الرأس. كما سيتم استخدام حشوة الرغوة حول هيكل الباب لتوسيد الجزء العلوي من الجسم في تأثير جانبي. كما يتم فحص مساند الرأس و / أو الركبة (منصات امتصاص الطاقة) لاستكمال نظام الوسادة الهوائية. كما يتم اختبار أكياس الهواء في المقعد الخلفي ، لكن من غير المتوقع أن يرتفع طلب المستهلكين.
أنظمة الأكياس الهوائية ما بعد البيع - الأنظمة العامة التي يمكن تثبيتها على أي مركبة تم إنشاؤها بالفعل - ليست متاحة حاليًا. نظرًا لأن فعالية الوسادة الهوائية تعتمد على إدراك مستشعراتها في حالة حدوث تصادم شديد بما يكفي لتحريك النشر ، يجب ضبط النظام بدقة على الطريقة التي يتصرف بها نموذج سيارة معين في حادث تحطم الطائرة. ومع ذلك ، تستكشف الشركات إمكانية إنتاج نظام الوسائد الهوائية المعدلة في المستقبل لإجراء التعديل التحديثي.
يتم اختبار منفاخ هجين حاليًا يستخدم مزيجًا من غاز خامل مضغوط (الأرجون) والحرارة من مادة دافعة لتوسيع حجم الغاز بشكل كبير. سيكون لهذه النظم ميزة التكلفة ، حيث يمكن استخدام أقل دافع. تقوم شركات تصنيع الأكياس الهوائية أيضًا بتطوير أنظمة من شأنها القضاء على دافع آزيد الصوديوم ، وهو سام في شكله غير المنشور. يجري العمل أيضًا لتحسين الطلاء الذي يحافظ على الوسادة الهوائية ويسهل فتحه. في نهاية المطاف قد لا تحتاج الأكياس إلى الطلاء على الإطلاق.
في المستقبل ، سيتم استخدام أجهزة استشعار أكثر تطورا تسمى أجهزة استشعار "ذكية" لتكييف نشر الوسادة الهوائية لظروف معينة. يمكن استخدام هذه المستشعرات لاستشعار حجم ووزن الراكب ، سواء كان الراكب موجودًا (خاصة في حالة الأكياس الهوائية من جانب الراكب حيث قد يكون النشر غير ضروري في حالة عدم وجود ركاب) ، وقرب السائق من عجلة القيادة (يمكن للسائق الذي تم تثبيته على عجلة القيادة أن يصاب بجروح خطيرة بسبب انتشار كيس الهواء).
رد مع اقتباس