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2014/6/20 12:13:19
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汽车塑料背后的深思

发布日期:2014-06-20 浏览次数:8708

 

       导读:

       每辆汽车塑料的用量是衡量汽车生产技术水平的标志之一。日本、美国和德国等发达国家的每辆轿车平均使用塑料已超过100千克,平均占汽车总重量的8%。目前,中国每辆汽车平均塑料用量为70千克,平均占汽车总重量的6%。工程塑料在全部汽车用塑料中只占10%左右的比例。

       轻量化材料盘点

       尼龙是最重要的汽车工业用工程塑料。汽车零部件也是PA6工程塑料最大的消费市场,超过总消费量的三分之一。随着人们对汽车性能要求的不断提高和PA6工程塑料自身的发展,汽车用PA6正呈逐年上升的趋势。汽车上可使用PA6(包括改性产品)制作的部件有空气滤清器、外壳、风扇、车轮罩、导流板、车内装饰、储水器材盖、线卡、各种车内电气接插件等。PA6/ABS具有密度低,流动性好的特点,并有良好的噪声阻尼性和良好的耐热性、耐化学性和机械性能,可用于汽车内饰件;玻纤增强PA/ABS可替代ABS做汽车排风格栅,并有可能成为汽车排空气和除霜器护栅及车门组件。

  现在PA9T也已在日本汽车工业上应用,如动力换向装置(齿轮结构)、滚动轴承架。PA9T耐燃油性强,适用於做汽车燃油系统部件。此外还可用于制造中间冷却器罐、发动机支架和要求低摩擦系数的滑动部件。

        汽车新技术发展为汽车塑料应用带来了新的机遇与挑战

   汽车塑料应用技术的发展与汽车新技术的发展密切相关。当前,汽车技术正朝着更环保、更安全、更舒适以及个性化方向发展。伴随着轻量化技术、行人保护安全吸能技术的广泛应用,为工程塑料的应用带来了良好机遇。

       以白车身为例,采用纤维增强复合塑料材料制作的车身与钢制车身相比,可实现降重35%的目标;如果采用碳纤增强复合材料,则可达到降重60%以上的效果。目前,国际上由塑料制成的车身已在小批量生产的汽车中或一些高档车型上得到了广泛应用。随着低压成型车身覆盖件制造技术研发的进一步深入,塑料车身部件将在未来的轻量化和个性化车型中具有广泛的应用前景。

 汽车轻量化应关注哪些塑料特性?


       一、生产工艺与成本

  迄今为止,各大汽车制造商由于考虑到碳纤维复合材料的成本问题和加工制造的工艺问题一直没有改良的实际行动,但是宝马勇于迈出创新第一步,解决了目前面临的工艺难题,为确保材料供应无虞,宝马集团同西格里集团共同建立了碳纤维生产基地,其中生产出的无捻粗纱为宝马i3、i8系列提供创新材料支撑。不仅材料环保,生产碳纤维材料的工艺流程也遵从环保宗旨,生产设备均在无二氧化碳排放的水力发电条件下运行。

  宝马最新建成的碳纤维工厂位于莱比锡,主要用于碳瓶坯生产,这种材料可用于大面积车身组件,能够取代铝板或者钢板。

       二、安全稳定系数

其中,安全系数分为物理性能和化学稳定性能。 
 
       1.物理性能良好:要求塑料材料作为汽车用料柔韧性较好,耐磨,避震,单位质量的塑料的抗冲击性不逊于金属,有些工程塑料、碳纤维增强的塑料等还远远高于金属。 
 
       2.耐化学腐蚀性:塑料对酸、碱、盐等化学物质的腐蚀均有抵抗能力,其中聚四氟乙烯是化学性能最稳定的材料;最常用的耐腐蚀材料,是硬聚氯乙烯,它可耐浓度达90%的浓硫酸,各种浓度的盐酸和碱液。

       三、环保与再利用

       随着人们环境保护意识的增强以及所面临的全球性能源和原材料危机,如何处理与利用好这些废旧塑料将是摆在世人面前的一大难题。无论是从充分利用地球资源角度,还是从环境保护的立场来看,都必须积极开展汽车废旧塑料的回收利用技术工作的研究。材料回收利用技术工作还应当配合环保法规的制定和废旧材料回收体系的建立,因此也是一项系统工程。

  为了使汽车轻量化项目具有经济效益,从碳纤维生产利用到回收再利用一个完整的循环链必须事先建立。因此,在宝马i系概念车的发展过程中,将会融入回收再利用这一重要环节,宝马公司的相关负责人表示:“这将是世界上独一无二的!汽车的碳纤维复合材料部件、车身部件、以及替换零件产生的废料都要有序回收,报损车辆经过二次加工后也能重新投入使用。”

       四、耐高温

        多年来,塑料车身板的最大致命缺点(阿基里斯的脚踵)就是其无法承受汽车喷漆炉的高温而发生变形。土星车解决这个问题的办法是,在进行总成装配前,将塑料车身板附着于立体模型架,然后进行低温电子喷涂工艺,但问题是,这项所谓“在线”工艺需要额外的空间和设备,并要在汽车制造厂中进行空间设计,这对于某些汽车制造商来说,并不愿意去做。另一个解决办法则是,在室内或供应商处进行离线喷涂,但是这个方法有点冒险,这是因为可能存在颜色吻合度的差异问题。

       五、抗伸缩

   塑料供应商另一个较少成功克服的难题是塑料车身板在极端温度中的伸缩问题。塑料具有比钢更高的线性热膨胀系数(CLTE),因而需要更多的伸缩空间。这就需要更宽的车身板间隙,而大多数汽车制造商出于精密配合的质量考虑并不希望如此。

       这个问题理论上可以通过将挡泥板和车身板坚固固定于车门一侧并允许其向另一方向单向伸缩来得以改善。但是,其实并不理想,因为车门是必须能双向伸缩的,所以匹配性并不佳。因此,塑料需要在其配方中改变混合配比和增加矿物填充剂来减少其线性热膨胀系数,但是至今为止,仍然无法赶上钢材,也没有人相信能赶上。