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汽车工业中的塑料材料
浏览次数:1605发布日期:2015-10-15

2008年年底,梅赛德斯C级轿车的发动机有了一个塑料油底壳。那么,下一个被替代的是谁?材料专家们对车辆的结构进行称量了吗?

不断增加的塑料材料

在进气管之后、缸盖罩下面、位于机油过滤器旁,出现的是梅赛德斯发动机的塑料油底壳。而在此之前,梅赛德斯发动机油底壳的材料一种是铝合金材料。*款采用这种塑料油底壳的是梅赛德斯C级轿车四缸柴油发动机。这种聚酯材料(PA 66 GF 35)的优点是:比它的金属老前辈的重量要轻1。1kg。另外的优点还有:价格相对较低的塑料模具和省略了金属油底壳的后续机械加工。这两项就可以把油底壳的价格降低30%~40%。

“汽车工业中的塑料材料"专业大会的领导人Rudolf Stauber教授以及梅赛德斯的竞争对手宝马集团公司材料和强度部门的领导人预言:汽车工业中使用的塑料零部件将会从目前的占汽车重量的16%(不含热塑性塑料)增加到20%。

Rudolf Stauber教授认为,在现代化的汽车制造中,聚酯材料有着极为重要的作用;它能地把复杂的几何形状、结构与经济的生产方式很好地结合在一起。也就是说:不仅是具有减轻重量的优点,而且,聚酯材料也会带来价格方面的好处。

巴斯夫公司汽车制造应用技术部的领导人Walter Rau也认为,随着*种需要承受扭矩的汽车零件采用塑料材料之后,汽车工业就找到了下一个突破口:轿车的塑料油底壳。塑料油底壳大批量投入使用之后,这一目标即大功告成。

他的看法是:迄今为止,所有被安装使用的变速器油底壳或者发动机油底壳,包括奔驰C级轿车的油底壳,更多的像一个“盖",而不像一个“盆"。今天在大多数轿车中使用的发动机油底壳属于一种“支撑性"的油底壳,它们支撑着上面的发动机变速器。因此,Walter Rau认为,这类油底壳将会是下一个被塑料材料替代的产品。

极有潜力的塑料材料

另一种在汽车制造领域中极有潜力的塑料材料是PPA(聚邻苯二甲酰胺)。这种热塑性塑料的价格在PA和价格昂贵的高强度塑料(例如PPEK聚醚醚酮)之间。根据Evonik公司的高强度塑料市场领导人Ursula Keil的介绍,利用VESTAMID HTplus,Evonik公司成为了世界上*一家提供PPA材料汽车零部件的企业。这种塑料材料的优点是:除了与使用密封件的金属件相比,重量较轻之外,这种材料制作的零件还便于装配。


图2 全部由塑料材料制造的轿车:由Senoplast和GTF创新技术公司小批量生产

奥地利Senopast集团公司的Thomas 则认为:在利用塑料代替金属材料时首先要把低档车和车分开。在新工业化国家的低档车中,塑料零部件的利用率是在缩小,至多是保持不变,如Dacia Logan轿车以及Tata Nano轿车。在Tata Nano轿车中,其B立柱内侧不再是金属铁板制作。而对于小批量和低档车,又出现了金属材料强烈的回潮。他认为彩色塑料的汽车蒙皮零件有着特殊的发展潜力。例如在电动车辆中,彩色塑料蒙皮可以成为一种标准配置。

在曼海姆大会期间,Senoplast公司和GFT创新技术公司展示了一辆由纯塑料材料制造的、通过了UTAC/法国(50km/h,正面碰撞)小批量生产认证的轿车。

Quadrant塑料合成材料公司Ralf Seufert对此的看法是:车前、车后的碰撞结构以及车架结构是目前以塑带钢研发的重点。他认为,在这些部位,塑料压制技术结合长玻璃纤维增强的GMT塑料和织物纤维增强的GMTex塑料在减轻车辆重量方面有着巨大的潜力。

在汽车内饰中的应用

在汽车内部装饰物中,以塑带钢也很有发展前途。在汽车内饰中,工程师们有可能研发出一种新型的、重量轻、弯曲刚性大的大型成型件。它的易触摸表面应具有很好的手感、具有降低噪音的性能。

由Firma Trocellen公司研发的合成材料在注塑时加入了约2~4mm的聚酯发泡材料,zui后与聚氨酯材料Baypreg F一起制成一种“三明治"结构的合成材料,它具有蜂窝状内芯和玻璃纤维增强的外层。其中的发泡材料提高了吸收噪音的性能,可把噪音降低4dB。这种合成材料的回收再利用也非常方便。回收再利用技术的专业公司——Wipag有限责任股份公司的专家们研发了一种合成材料分离技术,能够将多层(粘接的、背面涂塑的零部件和双层零件、SkinForm零件)的、有着热塑性基体材料(例如PA,PHBT)的合成材料分离开来,分离后的回收率达99.85%。

结束语

塑料材料在汽车工业领域中应用的zui低要求仍然是其长期的工作温度性能。也就是说:未来的塑料材料要能够承受发动机燃烧室(至1 000℃)的高温。

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