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汽车塑料零件大规模应用,前五种用量占整车塑料60%~80%

时间:2023-10-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前,汽车上应用的塑料零件数已达300多件,品种甚多。前五种用量较大,约占整车全部塑料的60%~80%。

汽车塑料零件大规模应用,前五种用量占整车塑料60%~80%

采用轻质材料,尤其是塑料及其复合材料是实现汽车轻量化的重要手段。汽车工业中大量使用塑料的目的有如下几点。

(1)减轻汽车自重,节约汽车燃油消耗量。塑料的密度一般为0.83~2.2 g/m3,只有钢铁的1/4~1/8,而且它的比强度高。例如,如果一辆小客车的全部内饰件都用塑料件,就能减轻汽车整备质量193 kg左右。用碳纤维复合材料制成的板簧可比金属板簧质量减轻75%。减轻车重对于降低汽车耗油量起着很大作用。据试验统计,一辆小客车整备质量平均减轻380~440 kg,可降低燃油消耗量20%。

(2)提高生产效率。由于很多塑料零件可以注塑成型,有利于制造形状复杂的零件。

(3)减少润滑点。利用自身含油塑料可使汽车某些零部件实现无润滑运转。

(4)提高汽车的安全性和舒适性。泡沫塑料具有优良的吸振和消声特性以及很好的隔热性能,故目前已被大量用来制造汽车坐垫、靠背、扶手、顶盖、护围和行李箱等。

目前,汽车上应用的塑料零件数已达300多件,品种甚多。汽车上常用的塑料(包括复合材料)有十余种:聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)、聚氨酯泡沫塑料(PUR)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、ABS树脂(A是丙烯腈、B是丁二烯、S是苯乙烯)、尼龙(PA)、有机玻璃(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、片状模塑材料(SMC)等。前五种用量较大,约占整车全部塑料的60%~80%。

现将几种常用的主要塑料品种按其功能分别介绍如下。

1.安全和舒适性零件用的塑料

随着汽车车速的不断提高和安全要求的日益严格,汽车上需要采用大量的泡沫塑料材料和表面皮套材料。在小客车的内部或载货汽车的驾驶室里,绝大部分露出的部件表面是由泡沫塑料和人造皮革组成的软体材料。目前,汽车上用的绝大部分泡沫塑料是聚氨酯塑料。表皮材料是聚氯乙烯皮革和聚乙烯薄膜。

(1)聚氨酯泡沫塑料及其典型制品

聚氨酯泡沫塑料是把含有轻基的聚醚树脂与异氰酸酯反应生成聚氨酯主体,并用异氰酸酯与水反应生成的二氧化碳气体(或用其他方法产生气体)进行发泡而制成泡沫塑料。聚氨酯泡沫塑料可分为软质、半硬质和硬质三种类型。聚氨酯泡沫塑料使用温度范围较广,密度可在较大的程度上调整,其耐磨、抗撕裂和冷弯曲等性能均好,还具有良好的缓冲、隔热、隔声性能。

软质聚醚型聚氨酯泡沫塑料的缓冲性能好,接近于海绵橡胶,常用于制造坐垫和靠背等需要缓冲的汽车零部件。聚酯型聚氨酯泡沫塑料的吸声性能好,常用于制造隔热、隔声的零部件。半硬质聚氨酯泡沫塑料具有优良的冲击吸收性能,因此常用于制造扶手、头枕、转向盘、仪表板和保险杠等汽车零部件。

(2)聚氯乙烯皮革及其制品

聚氯乙烯一般占汽车用塑料的40%左右。聚氯乙烯的特点是成本低,随着可塑剂添加量的增减,材料的硬度也发生变化,容易着色,加工方便,但耐热性较差。聚氯乙烯制品大部分是软质或半硬质产品,常用来制造内饰件、地毯、仪表板、控制台、扶手、头枕、坐垫、转向盘和遮阳板等表皮套,也可用来制作电线包皮和管子。为了保证用聚氯乙烯人造革薄板的质量,各汽车公司都制定了自己的检验标准。

2.功能件用塑料及其典型制品(www.xing528.com)

(1)聚丙烯

在汽车工业中,聚丙烯是增长速度最快的功能件材料。聚丙烯是石油化工的副产品,原料丰富、成本低、比强度大而且污染少,因此大量的聚丙烯用于汽车工业中。

玻璃纤维增强的聚丙烯适用于制造需要耐热蠕变和耐热老化的灯壳、蓄电池壳。同时,聚丙烯还可用于制造后视镜框、内外装饰板、转向柱套管、发动机罩、挡泥板、窗框和行李架。除此之外,它还可以制成长纤维增强板材,用作骨架材料;制成增强低发泡合成板材,作为货箱与底板用料。

(2)聚乙烯

聚乙烯分为低密度聚乙烯(即高压聚乙烯)和高密度聚乙烯(即低压聚乙烯)。前者用于制造各种薄膜,后者用于制造功能件。聚乙烯用于功能件时,常用来制造暖风管、蓄电池托盘、灯座、仪表电缆以及油箱等,也可以制作头枕骨架、扶手骨架。聚乙烯做成薄膜时,常用来制造地毯、坐垫套或靠背套以及门内饰套等。

(3)ABS树脂

ABS树脂是热塑性树脂。它除了具有机械强度好的优点之外,还具有较好的尺寸稳定性和二次加工性(即电镀涂料和黏结)的特点,多用于装饰材料。由于价格较贵,ABS树脂制成的汽车零件逐步被聚丙烯所代替,但不能全部代替。由于ABS树脂尺寸稳定性好,二次加工性好,所以大量用于制作汽车散热器格栅

(4)聚碳酸酯

汽车前照灯的聚光玻璃有时被聚碳酸酯所代替,它比有机玻璃的耐热性高35℃。为提高其表面抗氧化性与耐磨性,其表面常涂以PU、丙烯酸酯等树脂。

3.壳体件用材料

近年来发展的新结构复合材料SMC、XMC、HMC、RMC是可模压塑料的复合材料。这种材料是在塑料基体中加有增强纤维的混合体。SMC是由树脂、可塑剂和玻璃纤维等成分预混成板状料,这种板材可直接模压成各种复杂的大型壳体件。在压床上,SMC在130℃~140℃、490~1960 N/cm2的条件下,3 min就可成型。SMC的玻璃纤维含量为15%~30%,高强度SMC(简称为HMC)的玻璃纤维含量为50%~70%。上述两种材料都是各向同性的。定向SMC(简称为XMC)是各向异性的长纤维塑料复合材料。

HMC的抗张强度可比得上冷轧钢板,XMC超过高强度钢板,但它们的弹性模量大大低于金属;XMC的横向强度较低,比强度却大大高于金属。

为了补救刚性不足的缺点,在结构设计上采取箱式或深沟梁结构,在工艺上采用黏结技术,以有利于减轻质量。

SMC等复合材料多用作车身外板,如门板、行李箱盖、导流板、后板、发动机罩、翼子板、蓄电池壳支架、各种箱框等。SMC等复合材料的表面比较粗糙,涂装性不好,但对于减轻汽车质量方面特别有效,因此用量仍在不断增加。

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