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1、工艺材料国外汽车塑料的应用现状及 我国对策思考汪卫东 汪席文【 摘要 】 简要介绍了国内外汽车塑料件市场现状,通过重点分析国外塑料在汽车内饰件、 外饰件、 功能件及全塑车身上的应用,对比并探讨了我国的差距,最后提出了我国加快汽车塑料件开发应用的对策及思考。 【 主题词 】 塑料件 汽车 应用1 国内外汽车塑料件市场现状在我国塑料件约占汽车自重的7%10% ,在轿车和轻型车中, CA7220小红旗轿车中的塑料用 量为88. 33kg,上海桑塔纳为67. 2 kg,奥迪为89. 98 kg,富康为81. 5 kg,依维柯0041则为144. 5 kg;在重型车中,斯太尔1491为82. 25kg,
2、 斯太尔王为120. 5 kg。据统计,我国汽车用塑料的品种按用量排列依次为PP、PVC、PU、 不饱和树 脂、ABS、PF、PE、PA、PC和复合材料。 但是,与汽车工业发达国家相比,我国还存在 很大差距,德国、 美国、 日本等国的汽车塑料用量已 达到10%15%,有的甚至达到了20%以上。虽然各国使用的塑料品种不尽相同,但大体相似。就不 同品种的塑料用量来看,如果按使用数量排列,德 国是PVC、PU、PP、PE、ABS;美国是PU、PP、PE、PVC、ABS;日本是PVC、PP、PU、ABS、PE、FRP。2 汽车塑料件的分类及国外应用2. 1 塑料内饰件 在内饰方面,国外汽车和内饰制造商
3、正不断 推出新型内饰材料,在不增加费用的情况下,满足 用户舒适性和安全感方面的要求。聚酯/ABS塑 料(PC/ABS)合金是最适合用于汽车内饰件的材 料。这是因为PC/ABS合金具有优异的耐热性、收稿日期: 2005 - 06 - 17耐冲击性和刚性,良好的加工流动性,也是制造汽车仪表板的理想材料。PC/ABS合金的热变形温 度为110135,完全可以满足热带国家夏天中 午汽车在室外停放的受热要求。PC/ABS合金有 良好的涂饰性和对覆盖膜的黏附性,因此用PC/ABS合金制成的仪表板无需进行表面预处理,可以直接喷涂软质面漆或覆涂PVC膜。此外, PC/ABS合金还可用来制造汽车仪表板周围部件、
4、 防 冻板、 车门把手、 引流板、 托架、 转向柱护套、 装饰 板、 空调系统配件等汽车零部件。Woodbridge Group开发出一种新型泡沫聚氨酯,它不仅容易浇铸在基板上,还可增加基板的刚 度,可用来制作各种形状的内饰件。3M公司推出 了一种复合噪声控制薄膜全新产品,实际上是一 种胶带,可放在螺钉与塑料基板之间,防止两者摩 擦,也可放在车门把手与车门饰板之间用于降低噪声。 为了减轻内饰重量,许多国外汽车厂开始采 用比ABS树脂和聚丙烯轻的由玻璃纤维增强泡沫R I M聚氨酯制成的饰板。用泡沫聚氨酯制成的门 板比玻璃纤维门板轻15%30% ,强度、 吸声性和安全性能也好。 聚丙烯由于价格低,
5、在美国市场上得到迅速 应用。克莱斯勒公司决定Neon车的内饰全部使 用聚丙烯。许多新型车,如克莱斯勒公司的NS、 通用公司的M和APV、 福特公司的W indstar和Villager的内饰都采用聚丙烯替代ABS树脂。63上海汽车 2006101 工艺材料2. 2 塑料外饰件常见塑料外装制品有保险杠、 阻流板、 散热器 格栅、 侧防撞条、 后视镜框、 门把手、 后装饰挡板、 轮罩以及车身外板、 塑料窗玻璃等。这些塑料制 品从材料角度来看大致分为3类,即塑性塑料注 射成型制品,复合塑料模压制品,聚氨脂反应注射模成型制品。 聚酯( PBT)和聚 酯/聚碳酸酯合金( PC/PBT) ,尤其是弹性体增
6、韧PC/PBT合金和PC/PET 合金是制造汽车外饰件的理想材料,适合制作汽 车车身板、 侧面护板、 挡泥板、 门框等。高耐热型PC/PBT合金和PC/PET合金的注射成型外饰件 可以不用涂漆。PC/PET合金可制作汽车排气口 和牌照套。2. 3 塑料功能件 如今,国外已将工程塑料及其合金广泛作为汽车上各种功能零部件的材料。其中尼龙主要用 于汽车发动机及发动机周边部件,如用玻纤改性 后的尼龙,制作进气歧管。1990年德国宝马汽车 公司首先将以玻纤增强尼龙为原料制造的进气歧 管应用在6缸发动机上,美国福特与杜邦公司合作,共同用玻纤增强PA66制造的进气歧管应用在V6发动机上,以后世界各大汽车公司
7、纷纷跟进, 改性尼龙进气歧管得到广泛的应用。此外,发动 机装饰盖、 气缸头盖等部件一般都用改性尼龙作 为首选材料。汽车的其他受力部件也可使用增强尼龙,如机油滤清器、 刮雨器、 散热器格栅等。 改性聚甲醛(POM)一般用于制造轴套、 齿轮、 滑块等耐磨零件。其次还非常适合制造汽车用的 汽油泵、 化油器部件、 输油管、 动力阀、 万向节轴 承、 马达齿轮、 曲柄、 把手、 仪表板、 车窗升降机装 置、 电开关、 安全带扣等。改性聚苯醚(PPO)在汽车上主要用作对耐热 性、 阻燃性、 电性能、 冲击性能、 尺寸稳定性、 机械 强度要求较高的零部件。如PPO /PS合金适用于 制造汽车轮罩、 前灯玻璃
8、嵌槽、 尾灯壳等外饰零部 件或功能零部件,也适合制造连接盒、 保险丝盒、断路开关外壳等汽车电气元件。2. 4 全塑汽车 所谓全塑汽车主要指车身为塑料材料。全塑汽车的开发已成为国外各大汽车公司竞相追求的目标。其开发一般分3步:一是装在金属构件上 的部件塑料化,如发动机罩、 车门、 后车门等;二是 框架结构的塑料化;三是全塑料车身。首选的材 料是复合塑料材料,即塑料合金。这是由于复合 材料本身性能的优越,可满足减重减阻等要求,同 时其制造周期短,制造成本低。 美国通用和杜邦等公司目前已成功开发出数 种塑料车身板材,有些在整车或概念车中得到实 际应用,有些专用材料尚属于试验阶段。通用公司开发的专用料
9、XENOY是PC/PBT聚酯合金材 料;专用料NORYLGTX是PPE/PA尼龙合金材 料,具有聚苯醚的耐化学腐蚀性和尼龙的高流动 性。杜邦公司开发的车身塑料板材以玻纤增强PET为主,所应用的部件包括车身前后盖、 车门、 车身垂直板、 挡风板、 轮胎护板、 装饰边梁甚至整 个车身,车身板的厚度23mm。 然而,目前采用复合材料制造全塑车身还需 解决几大难题:一是大批量、 稳定生产的成型技术和工艺;二是材料替代后设计理论、 设计方法的建 立;三是在与金属材料混合使用时,两种材料热收 缩率差异和表面涂漆的适应性。3 汽车塑料件的应用现状及对策思考3. 1 汽车塑料件的应用现状 首先是塑料材料的基础
10、研究及其工艺技术落 后。塑料性能指标与国外有较大差距,原材料不 稳定,对成型工艺影响较大;同时缺乏塑料车身的 设计技术。 其次是塑料件的应用范围较窄,尤其是全塑 车身的开发应用与国外的差距最大。塑料外板件 的应用主要集中在大客车顶盖后围板,全塑车身 轿车尚在试制中;车身外板件多采用FRP材料,热 塑性塑料车身外板件应用尚属空白,如国产大客 车塑料外板件应用均以手糊FRP木料为主,只有 部分车型车身部件采用S MC材料工艺;热塑性注 射成型外板件的应用几乎为零。3. 2 我国加快汽车塑料件应用的对策思考 (1)建立我国自己的汽车塑料件体系及标准。就桑塔纳和别克轿车塑料件而言,其体系及标准73上海
11、汽车 2006101工艺材料都是国外的。轿车引进国不同,塑料件体系和标准也不同。汽车塑料件原材料的国产化和国内技 术的开发已迫在眉睫。协调组织企业、 高校与研 究所3方面力量,逐步做到塑料件的整体自主开 发,走自己的路,形成自己的塑料件体系,尽快制 订出我国自己相应的规范、 标准。(2)塑料件开发商应加大与汽车企业的合作。塑料与金属制品不同,它对非线性载荷非常敏感, 因此传统的金属制品的设计方法,对塑料件的设 计并不适用,而汽车设计人员对塑料件设计经验 远不如金属制品熟悉,同时金属制品与塑料件的安全要素也不同。因此,要形成中国自己的汽车 塑料件体系和标准,关键在于汽车塑料件制造商 (包括研制者
12、)应研究汽车工业,加强与汽车企业设计人员的密切合作。 在美国,塑料件制造商在汽车城附近建立技术应用中心,该中心有一批顶尖的塑料工程师和 从事计算机辅助设计、 制造,有限元分析、 故障影 响分析及制造分析的专家,加强了与汽车设计者 之间的沟通,为扩大塑料件在汽车工业的应用做 了真正有实际意义的工作。我国汽车设计者对塑料件的熟悉程度远不如国外同行,塑料件制造商 与汽车设计者之间的沟通、 了解也远不够。只有 组织力量,抓住时机,加强投入,在汽车塑料件制 造商和汽车设计人员之间构建起一条交流通道, 才能实现中国汽车塑料件应用的飞跃。(3)应将重点放在发展塑料车身上。这是汽车轻量化的重中之重,根据国外最
13、新研究进展,在 材料上应优先考虑开发应用PBT、 聚酰胺、 聚碳酸 酯等热塑性工程塑料;直接发展着色车身塑料板 材和带色模塑技术,简化车身油漆涂装工序,发展 与之相应的涂料与涂装工艺。加快发展汽车塑料件的成型工艺,如气体辅 助成型、 反应注塑成型等,实现模块式安装,减少 零部件数量、 简化装配工序等,对于实现汽车轻量 化和降低成本同样有着重大的意义。参考文献1 姚 明.现代车用塑料制品趋向. www. autoinfo. gov . cn,2005. 5. 202 工程塑料在汽车领域中的应用.中国化工网, 2004. 10. 18AbstractThe article briefly intr
14、oduces the current situa2tion of auto plastic market home and abroad,andmainly analyzes the application of plastics on interiortrimming parts,exterior trimming parts,functionparts and all - plastic body .The article analyzes thegap between home and aboard, in the end, the arti2cle advances the sugge
15、stion and strategy of fasting thedevelopment and application of plastics parts in Chi2na.(上接第26页)参考文献1 吴建华.汽车发动机原理.北京:机械工业出版社, 20052 余志生.汽车理论.北京:机械工业出版社, 20033 刘惟信.汽车设计.北京:清华大学出版社, 20014 吴 森.博世汽油机管理系统.北京:北京理工大学出版社, 20025 黄 河.汽车电喷系统基本原理.上海:上海交通大学出版社, 20036 张 翔.汽车控制系统开发平台OpenECU.上海汽车,2005. 77 张 翔.电动汽车
16、建模与仿真的研究.合肥:合肥工业大学博士后研究工作报告,2004AbstractThe article firstly gives out the definition of auto2motive matching and its application scopes .Then thetechnology development involved in the engine matc2hing projects is introduced from two aspects as me2chanical matching and electric matching .The me2chanicalmatching includes the selection and matchingof engine with trans mission, the development of en2gine accessories system, CAD design, CAE analysisand t
