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行業(yè)動(dòng)態(tài)
2014/6/20 12:13:19
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行業(yè)動(dòng)態(tài)
汽車塑料背后的深思
導(dǎo)讀:
每輛汽車塑料的用量是衡量汽車生產(chǎn)技術(shù)水平的標(biāo)志之一。日本、美國(guó)和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的每輛轎車平均使用塑料已超過(guò)100千克,平均占汽車總重量的8%。目前,中國(guó)每輛汽車平均塑料用量為70千克,平均占汽車總重量的6%。工程塑料在全部汽車用塑料中只占10%左右的比例。
輕量化材料盤點(diǎn)
尼龍是最重要的汽車工業(yè)用工程塑料。汽車零部件也是PA6工程塑料最大的消費(fèi)市場(chǎng),超過(guò)總消費(fèi)量的三分之一。隨著人們對(duì)汽車性能要求的不斷提高和PA6工程塑料自身的發(fā)展,汽車用PA6正呈逐年上升的趨勢(shì)。汽車上可使用PA6(包括改性產(chǎn)品)制作的部件有空氣濾清器、外殼、風(fēng)扇、車輪罩、導(dǎo)流板、車內(nèi)裝飾、儲(chǔ)水器材蓋、線卡、各種車內(nèi)電氣接插件等。PA6/ABS具有密度低,流動(dòng)性好的特點(diǎn),并有良好的噪聲阻尼性和良好的耐熱性、耐化學(xué)性和機(jī)械性能,可用于汽車內(nèi)飾件;玻纖增強(qiáng)PA/ABS可替代ABS做汽車排風(fēng)格柵,并有可能成為汽車排空氣和除霜器護(hù)柵及車門組件。
現(xiàn)在PA9T也已在日本汽車工業(yè)上應(yīng)用,如動(dòng)力換向裝置(齒輪結(jié)構(gòu))、滾動(dòng)軸承架。PA9T耐燃油性強(qiáng),適用於做汽車燃油系統(tǒng)部件。此外還可用于制造中間冷卻器罐、發(fā)動(dòng)機(jī)支架和要求低摩擦系數(shù)的滑動(dòng)部件。
汽車新技術(shù)發(fā)展為汽車塑料應(yīng)用帶來(lái)了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
汽車塑料應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展與汽車新技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。當(dāng)前,汽車技術(shù)正朝著更環(huán)保、更安全、更舒適以及個(gè)性化方向發(fā)展。伴隨著輕量化技術(shù)、行人保護(hù)安全吸能技術(shù)的廣泛應(yīng)用,為工程塑料的應(yīng)用帶來(lái)了良好機(jī)遇。
以白車身為例,采用纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料材料制作的車身與鋼制車身相比,可實(shí)現(xiàn)降重35%的目標(biāo);如果采用碳纖增強(qiáng)復(fù)合材料,則可達(dá)到降重60%以上的效果。目前,國(guó)際上由塑料制成的車身已在小批量生產(chǎn)的汽車中或一些高檔車型上得到了廣泛應(yīng)用。隨著低壓成型車身覆蓋件制造技術(shù)研發(fā)的進(jìn)一步深入,塑料車身部件將在未來(lái)的輕量化和個(gè)性化車型中具有廣泛的應(yīng)用前景。
汽車輕量化應(yīng)關(guān)注哪些塑料特性?
一、生產(chǎn)工藝與成本
迄今為止,各大汽車制造商由于考慮到碳纖維復(fù)合材料的成本問(wèn)題和加工制造的工藝問(wèn)題一直沒(méi)有改良的實(shí)際行動(dòng),但是寶馬勇于邁出創(chuàng)新第一步,解決了目前面臨的工藝難題,為確保材料供應(yīng)無(wú)虞,寶馬集團(tuán)同西格里集團(tuán)共同建立了碳纖維生產(chǎn)基地,其中生產(chǎn)出的無(wú)捻粗紗為寶馬i3、i8系列提供創(chuàng)新材料支撐。不僅材料環(huán)保,生產(chǎn)碳纖維材料的工藝流程也遵從環(huán)保宗旨,生產(chǎn)設(shè)備均在無(wú)二氧化碳排放的水力發(fā)電條件下運(yùn)行。
寶馬最新建成的碳纖維工廠位于萊比錫,主要用于碳瓶坯生產(chǎn),這種材料可用于大面積車身組件,能夠取代鋁板或者鋼板。
二、安全穩(wěn)定系數(shù)
其中,安全系數(shù)分為物理性能和化學(xué)穩(wěn)定性能?!?br />
1.物理性能良好:要求塑料材料作為汽車用料柔韌性較好,耐磨,避震,單位質(zhì)量的塑料的抗沖擊性不遜于金屬,有些工程塑料、碳纖維增強(qiáng)的塑料等還遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于金屬?!?br />
2.耐化學(xué)腐蝕性:塑料對(duì)酸、堿、鹽等化學(xué)物質(zhì)的腐蝕均有抵抗能力,其中聚四氟乙烯是化學(xué)性能最穩(wěn)定的材料;最常用的耐腐蝕材料,是硬聚氯乙烯,它可耐濃度達(dá)90%的濃硫酸,各種濃度的鹽酸和堿液。
三、環(huán)保與再利用
隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)以及所面臨的全球性能源和原材料危機(jī),如何處理與利用好這些廢舊塑料將是擺在世人面前的一大難題。無(wú)論是從充分利用地球資源角度,還是從環(huán)境保護(hù)的立場(chǎng)來(lái)看,都必須積極開(kāi)展汽車廢舊塑料的回收利用技術(shù)工作的研究。材料回收利用技術(shù)工作還應(yīng)當(dāng)配合環(huán)保法規(guī)的制定和廢舊材料回收體系的建立,因此也是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。
為了使汽車輕量化項(xiàng)目具有經(jīng)濟(jì)效益,從碳纖維生產(chǎn)利用到回收再利用一個(gè)完整的循環(huán)鏈必須事先建立。因此,在寶馬i系概念車的發(fā)展過(guò)程中,將會(huì)融入回收再利用這一重要環(huán)節(jié),寶馬公司的相關(guān)負(fù)責(zé)人表示:“這將是世界上獨(dú)一無(wú)二的!汽車的碳纖維復(fù)合材料部件、車身部件、以及替換零件產(chǎn)生的廢料都要有序回收,報(bào)損車輛經(jīng)過(guò)二次加工后也能重新投入使用。”
四、耐高溫
多年來(lái),塑料車身板的最大致命缺點(diǎn)(阿基里斯的腳踵)就是其無(wú)法承受汽車噴漆爐的高溫而發(fā)生變形。土星車解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是,在進(jìn)行總成裝配前,將塑料車身板附著于立體模型架,然后進(jìn)行低溫電子噴涂工藝,但問(wèn)題是,這項(xiàng)所謂“在線”工藝需要額外的空間和設(shè)備,并要在汽車制造廠中進(jìn)行空間設(shè)計(jì),這對(duì)于某些汽車制造商來(lái)說(shuō),并不愿意去做。另一個(gè)解決辦法則是,在室內(nèi)或供應(yīng)商處進(jìn)行離線噴涂,但是這個(gè)方法有點(diǎn)冒險(xiǎn),這是因?yàn)榭赡艽嬖陬伾呛隙鹊牟町悊?wèn)題。
五、抗伸縮
塑料供應(yīng)商另一個(gè)較少成功克服的難題是塑料車身板在極端溫度中的伸縮問(wèn)題。塑料具有比鋼更高的線性熱膨脹系數(shù)(CLTE),因而需要更多的伸縮空間。這就需要更寬的車身板間隙,而大多數(shù)汽車制造商出于精密配合的質(zhì)量考慮并不希望如此。
這個(gè)問(wèn)題理論上可以通過(guò)將擋泥板和車身板堅(jiān)固固定于車門一側(cè)并允許其向另一方向單向伸縮來(lái)得以改善。但是,其實(shí)并不理想,因?yàn)檐囬T是必須能雙向伸縮的,所以匹配性并不佳。因此,塑料需要在其配方中改變混合配比和增加礦物填充劑來(lái)減少其線性熱膨脹系數(shù),但是至今為止,仍然無(wú)法趕上鋼材,也沒(méi)有人相信能趕上。