汽車及其發(fā)動機(jī)逐步向輕量化方向發(fā)展,輕量化的材料具有代表性的有輕金屬、高彈力鋼、塑料等。在構(gòu)成材料中,這些材料所占有的比例漸漸增加。特別是美國被日本和歐洲制小型車占據(jù)了市場以后,在汽車的小型輕量化方面投入了巨大的研究開發(fā)費(fèi)用,以與外國汽車公司相抗?fàn)?,根?jù)通用汽車公司的戰(zhàn)略,今后將轉(zhuǎn)向使用鋁和塑料的輕量化材料。在這之前,有很多例追求輕量化極限的車樣。
塑料在制造汽車發(fā)動機(jī)上起著重要的作用,從空氣吸入系統(tǒng)到冷卻系統(tǒng),再到發(fā)動部件,塑料使發(fā)動機(jī)系統(tǒng)更易設(shè)計,更易組裝及質(zhì)量更輕。發(fā)動機(jī)周邊零件塑料化比內(nèi)外飾件晚20年左右,究其原因是發(fā)動機(jī)罩內(nèi)環(huán)境苛刻的影響所致。發(fā)動機(jī)周邊部件通常要耐-40~140攝氏度環(huán)境溫度、耐沙石沖擊、耐鹽霧腐蝕及各種油和洗滌劑,因此對其使用的塑料性能提出了更高的要求,目前用得最多的材料是玻璃增強(qiáng)PA。
例如菲亞特VSS車發(fā)動機(jī)罩蓋使用與聚酯和塑料的特性相適應(yīng)的材料。以塑料復(fù)合材料為主體的復(fù)合式發(fā)動機(jī)在美國汽車公司已試制成功。這種發(fā)動機(jī)的特性是大量使用玻璃纖維和碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧、聚酰亞胺、聚酰亞胺基樹脂77kg,占全體的65%,金屬部件僅用于缸套、曲軸、凸輪軸、閥彈簧、排氣閥、燃燒室等。
受“更長的保修期”和“新的燃油經(jīng)濟(jì)性指令”這兩大趨勢的推動,高性能耐高溫玻纖增強(qiáng)塑料在汽車行業(yè)中的用量正在增長,更長的保修期意味著專用材料部析必須具有更長的使用壽命,燃油效率標(biāo)準(zhǔn)的提高,運(yùn)行溫度更高的發(fā)動機(jī)裝入更緊湊的機(jī)艙中,許多機(jī)罩下部件將采用更輕的增強(qiáng)塑料取代金屬部件。過去,用于發(fā)動機(jī)罩下多種塑料部件證實(shí)了在170~190℃的上限高溫環(huán)境下的熱老化性能,目前更新的動力系統(tǒng)要求部件能夠在高于200℃的高溫下長期使用。玻纖增強(qiáng)塑料滿足了在溫度提的環(huán)境下確保耐化學(xué)性和耐油性而使部件性能達(dá)到了前所未有的水平。
2008年,戴姆勒股份公司成為首家在量產(chǎn)汽車上使用玻纖增強(qiáng)塑料制成的油底殼的汽車制造商。該組件由Zytel HSLRA4尼龍材料制成,并被用于戴姆勒的C級汽車上。最近,斯堪尼亞汽車公司(瑞典sÖdertälje)成為第一家在商用貨車上集成一種增強(qiáng)塑料油底殼的汽車制造商。該油底殼/機(jī)油箱組件被用在該公司的13L發(fā)動機(jī)上,滿足了歐6排放標(biāo)準(zhǔn)。該油底殼采用35%玻璃纖維增強(qiáng)Zytel HSLX材料制成,是一種熱穩(wěn)定的具有潤滑性的PA6/6,其上限使用溫度為150℃。該部件長87mm,寬467mm,深203mm,在整個使用溫度范圍內(nèi)可確保其尺寸的穩(wěn)定性,其最高使用溫度為200℃,這是一種最高的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。
在汽車制造領(lǐng)域,PBT廣泛地用于生產(chǎn)保險杠、化油器組件、擋泥板、擾流板、火花塞端子板、供油系統(tǒng)零件、儀表盤、汽車點(diǎn)火器、加速器及離合器踏板等部件。PBT與增強(qiáng)PA、PC、POM在汽車制造業(yè)中的競爭十分激烈,PA易吸水,PC的耐熱性耐藥性不及PBT;在汽車用途接管方面,由于PBT的抗吸水性優(yōu)于PA,將會逐漸取代PA,。在相對濕度較高、十分潮濕的情況下,由于潮濕易引起塑性降低,電器節(jié)點(diǎn)處容易引起腐蝕,??墒褂酶男訮BT。在80℃、90%相對濕度下,PBT仍能正常使用,并且效果很好。
目前使用的儀表板可分為硬質(zhì)儀表板和軟質(zhì)儀表板兩種。硬質(zhì)的一般在輕、小型貨車上使用,經(jīng)一次注射而成。這種儀表板尺寸很大,無蒙皮,表面質(zhì)量要求很高,對材料要求耐濕、剛性。由于多點(diǎn)注塑成型,易形成流痕和熔接痕,一般表面需經(jīng)涂裝才能使用。材料可用MPPO、ABS等。軟質(zhì)儀表板由表皮、骨架材料、緩沖材料等組成。骨架材料的選用不同廠家有所不同,有的采用硬紙板、木材,有的采用PC/ABS合金,還有采用鋼板作骨架材料,也有用ABS、GFAS等。表皮材料,如桑塔納、捷達(dá)、富康轎車等采用PVC/ABS合金片材,并帶皮紋,以骨架為內(nèi)模,用真空吸塑法將表皮材料敷在骨架上,形成一層既美觀又有良好手感的表面。
與汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比,我國還存在很大的差距,德國、美國、日本等國的汽車塑料用量已達(dá)到10%~15%,有的甚至達(dá)到了20%以上。雖然各國使用的塑料品種不盡相同,但大體相似。
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