復(fù)合材料在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用－周一兵(完整版)
【正文】 在著耗能大、造價(jià)高、易造成環(huán)境污染等問(wèn)題。 ? 輕質(zhì)高強(qiáng)度的 GMT片材，通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，可取代部分金屬材料，獲得顯著的減重效果，而且節(jié)省模具費(fèi)用，（僅為金屬?zèng)_壓模具的10～ 20％），并有利于多種零件組合，形成模塊化生產(chǎn)方式。 FRP具有強(qiáng)度高、耐腐蝕、加工性好及可制造“ A”級(jí)表面汽車(chē)外覆蓋件等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)車(chē)身部件。 2022年產(chǎn)量比 2022年翻了一番。我國(guó)每 1000人擁有不到 50輛汽車(chē)，而全球平均水平為 120輛，美國(guó)為 750輛。此外法國(guó)雷諾公司的 ESPACE MARK Ⅱ 型面包車(chē)及意大利非亞持公司的微型車(chē)等車(chē)型在大量將 FRP用作汽車(chē)車(chē)身方面取得了成功。為了改善界面強(qiáng)度，通常還需要界面改性劑，如偶聯(lián)劑以及相容劑。另外，用亞麻 /劍麻氈增強(qiáng)復(fù)合材料能夠成型更為復(fù)雜的立體構(gòu)件，因此，這也更適用于車(chē)門(mén)外貼板等部件，以替換先前的材料。 ? 近年來(lái)，日本開(kāi)始研究采用碳纖復(fù)合材料 ,基體樹(shù)脂采用具有較高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的聚醚酮，這樣碳纖復(fù)合材料的比抗拉強(qiáng)度優(yōu)于鋁合金的比抗拉強(qiáng)度。車(chē)身采用玻纖增強(qiáng)熱塑性聚酯注射成型，如Chrysler公司的“ Ticona”，采用注射成型，用于大批量生產(chǎn)的 CCV。nBX ZMC 9 Citro235。為適應(yīng)這種趨勢(shì)，汽車(chē)燈具正在逐步向全塑化發(fā)展。 它為塑料在工程結(jié)構(gòu)件方面的應(yīng)用鋪平了道路。 目前國(guó)內(nèi) 90年代后期新近引進(jìn)的車(chē)型，如上海大眾 Passat、Polo、東風(fēng)標(biāo)志 PEUGEOT 20 PEUGEOT 30豐田皇冠、銳志等等均采用塑料進(jìn)氣歧管。 氣門(mén)室蓋 發(fā)動(dòng)機(jī)周邊塑料件的另一大項(xiàng)目是搖臂蓋（亦稱(chēng)氣門(mén)室蓋）。 GMT材料用作車(chē)頂棚，是 GMT片材近年來(lái)的重要發(fā)展， GMT一種新品種低密度片材。 我國(guó)轎車(chē)塑料用量分析 (據(jù)汽車(chē)需求量推算所得 ) 塑料 品種 乘用車(chē)單車(chē)用量 （ kg/輛） 乘用車(chē)塑料產(chǎn)量及預(yù)測(cè)用量（萬(wàn)噸） 2022 2022 2022 PP及其合金 63 PE 8 EVA 8 PVC 6 ABS及其合金 15 PC PBT 8 POM PA 3 PU 其它塑料 10 合計(jì) 汽車(chē)產(chǎn)量及預(yù)測(cè)（萬(wàn)輛） 728 1000 1500 乘用車(chē)產(chǎn)量及預(yù)測(cè)（萬(wàn)輛） 523 710 1100 備注： 乘用車(chē)塑料產(chǎn)量及預(yù)測(cè)含維修市場(chǎng)用量（以當(dāng)年乘用車(chē)產(chǎn)量的 1%計(jì)算）。這種材料用作車(chē)頂棚，除具備剛性好，成型方便，尺寸穩(wěn)定，可回收等優(yōu)良特性外，還具有優(yōu)異的聲學(xué)特性和美學(xué)效果。 Cytec工業(yè)公司是美國(guó)這種復(fù)合材料的主要生產(chǎn)廠家，其使用的乙烯基聚酯樹(shù)脂是由道化學(xué)公司供應(yīng)的?？上驳氖菄?guó)內(nèi)部分企業(yè)已在國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)塑料進(jìn)氣岐管的開(kāi)發(fā)上有所突破。 玻纖增強(qiáng) PA66或 PA6是制造塑料進(jìn)氣歧管的首選材料?？紤]到大燈玻璃的透明性、耐候性、耐沖擊性以及易于成型加工，多數(shù)表面采用涂敷硬臘的 PC材料，從而進(jìn)一步提高了耐擦傷和耐候性。 CL 203 SMC 12 北京切諾基 213 SMC (已國(guó)產(chǎn)化 ) 13 神龍公司 富康兩箱轎車(chē) ZX ZMC(尚未國(guó)產(chǎn)化 ) 轎車(chē)后舉門(mén)（ Tailgate）是車(chē)身的重要零部件之一，由于后風(fēng)窗的存在，其具有兩大特點(diǎn)，首先要求后舉門(mén)上部窗框處具有良好的剛性與強(qiáng)度，其次是后舉門(mén)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沖壓成型困難，且生產(chǎn)中采用金屬?zèng)_壓成型工藝時(shí)材料利用率較低（僅有 66%），因此，國(guó)外眾多兩箱車(chē)多采用纖維增強(qiáng)塑料材料后舉門(mén)。骨架結(jié)構(gòu)件采用金屬件，外覆蓋件采用塑料件，如“ Saturn”。 ? 近年來(lái)，世界各國(guó)都致力于研究新一代磨阻材料取代石棉摩擦材料，其中碳纖維復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比彈性高，耐熱性好，耐磨損等優(yōu)點(diǎn)，已成為增強(qiáng)效果很好的石棉代用品。用這種材料制造的部件重量比用玻璃纖維增強(qiáng)的材料輕 25%左右。 Ticona公司的LFT產(chǎn)品（ Celstran和 Compel）成功的應(yīng)用在 VW Golf Ⅳ型上。 其他應(yīng)用部件還包括前 /后蓋、車(chē)門(mén)、車(chē)身擾流板、汽車(chē)輪胎蓋板、車(chē)身支梁甚至整個(gè)車(chē)身 車(chē)型 部位 材料 板材厚度 /mm 涂裝工藝 轎車(chē)年產(chǎn)量 /萬(wàn)輛 雷諾 Clio 前蓋 NORYL GTX 靜電噴涂前在線 涂裝 40 梅賽德斯 前蓋 NORYL GTX 靜電噴涂前在線 涂裝 20 MCC 斯馬特 所有車(chē)身板 XENOY 免涂裝，只使用 聚氨酯清漆 10 車(chē)用熱塑性復(fù)合材料 （ GMT） ? 玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料（ Glass Mat Reinforced Thermorplastic）以玻璃纖維（氈）為增強(qiáng)材料，熱塑性樹(shù)脂為基體，通過(guò)加溫、加壓制成復(fù)合材料，簡(jiǎn)稱(chēng) GMT，是目前國(guó)際上極為活躍的復(fù)合材料開(kāi)發(fā)品種，被視為世紀(jì)新材料之一。但國(guó)際化進(jìn)程的步伐一定會(huì)加快，期望中國(guó)在近期內(nèi)發(fā)展成為世界零部件的采購(gòu)中心 二、汽車(chē)復(fù)合材料應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢(shì) 車(chē)用熱固性復(fù)合材料 ? 玻纖增強(qiáng)樹(shù)脂 (FRP)如： 玻纖增強(qiáng)不飽和聚脂片狀模壓成型 SMC（ Sheet Molding Compound）、團(tuán)狀模壓成型 BMC、 沖壓成型片材（ Stampable Sheet）等與其他高分子材料相比具有強(qiáng)度高、剛度大、耐高溫、成本低 ,破損安全性好，獨(dú)特的成型工藝（可整體成型），減少了零部件緊固和接頭數(shù)目等優(yōu)異性能等優(yōu)點(diǎn)，一直是汽車(chē)覆蓋件最理想的非金屬材料。 我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及高分子復(fù)合材料在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用 中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)汽車(chē)相關(guān)工業(yè)分會(huì)
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