汽車發(fā)動機零件塑料化技術(shù)

李志萍

摘 要：中國經(jīng)濟社會的持續(xù)快速發(fā)展，對金屬礦石需求也日益增加，面對國際金屬礦石價格急劇上漲壓力，塑料正憑借其獨特的性能優(yōu)勢，正逐漸成為代替金屬材料的最佳選擇。“以塑代金屬”是新世紀(jì)環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展要求的必然趨勢。

關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動機；零件塑料化；技術(shù)

目前，為了節(jié)能降耗、提高車速、改進外觀和舒適性并且達到降低成本的目的，汽車廠商越來越多地使用塑料及塑料復(fù)合材料來替代各種有色金屬和鋼材。汽車發(fā)動機工作溫度高，接觸燃油、冷卻液等復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)，最初的發(fā)動機設(shè)計，大部分采用的是金屬制件。隨著汽車節(jié)能、環(huán)保而引發(fā)的汽車輕量化需求，以及高性能工程塑料的不斷涌現(xiàn)，不只是車身件，發(fā)動機的零部件也開始向塑料化發(fā)展，特別是發(fā)動機周邊塑料的應(yīng)用可以減輕汽車重量及提高燃料經(jīng)濟性等優(yōu)勢，以塑料為原料的零件（進氣歧管、空氣濾清器總成、氣門蓋和發(fā)動機罩蓋）等，有取代鋁合金材料的趨勢。

1 材料

據(jù)不完全統(tǒng)計，目前國內(nèi)外汽車發(fā)動機周邊部件使用的塑料主要集中在以下幾類材料上：尼龍（PA）系列增強材料、聚乙烯材料（PE）、聚丙烯材料（PP）及聚甲醛（POM）等。

現(xiàn)在，世界上許多國家的汽車發(fā)動機已經(jīng)采用尼龍66+玻璃纖維增強塑料取代金屬材料來制造汽缸罩蓋、進氣歧管、搖臂池蓋（氣門室蓋）等，如OPEL（Astra 1.4/1.6L）歐寶車型；Audi（V6 2.8L）奧迪車型；Mercedes Benz（Actrcs Truck）奔馳車型；Daewoo（1.5L）大宇車型；Ford福特車型；Acceat（1.5L-sohc）現(xiàn)代車型等。

發(fā)動機氣門室罩蓋上的應(yīng)用在國外已有多年歷史。為提高市場競爭力，各車廠開發(fā)鋁合金改塑料氣門室罩蓋，與金屬氣門室罩蓋相比，塑料氣門室罩蓋主要具有減重降耗、減振降噪、低成本和可以滿足復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計等優(yōu)點。塑料氣門室罩蓋為保證強度、密封性和耐溫性，要對制品的原材料，成型工藝，結(jié)構(gòu)等進行前期設(shè)計，滿足產(chǎn)品性能要求，拓展市場。

塑料發(fā)動機進氣歧管是近年來開發(fā)成功的塑料部件范例，也是各國競相開發(fā)的熱門塑料汽車部件。塑料進氣歧管不僅質(zhì)輕，而且由于內(nèi)壁光滑，可改進氣體流動性，提高氣體流量，使之進氣效率高，隔熱效果好，因而大大提高了發(fā)動機性能和燃料利用率。

塑料進氣歧管具有質(zhì)輕、成本低和設(shè)計自由度三大優(yōu)點，替代金屬進氣歧管是必然趨勢，因此它在汽車上應(yīng)用份額逐步擴大，現(xiàn)已占主導(dǎo)地位，并將繼續(xù)提高市場占有率。

2 市場分析

汽車制造工業(yè)是我國重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，近年以平均每年20%的速度增加。各汽車廠銷售直線上升，國際，國內(nèi)知名的汽車廠商紛紛登上了競爭激烈的中國汽車制造業(yè)的大舞臺，這也給各汽配公司帶來了巨大發(fā)展機遇。

用塑料件代替金屬制件，是當(dāng)前汽車制造業(yè)的發(fā)展趨勢和主流方向，其具有投資需求少，建設(shè)周期短，價格低，美觀耐用、減重節(jié)能、降低噪音、提高產(chǎn)品性能等優(yōu)點。

2.1 以塑代鋁可減輕產(chǎn)品重量

鋁的密度：2.77g/cm3，尼龍66+40%玻璃纖維增強塑料的密度：1.41g/cm3，塑料及其復(fù)合材料是當(dāng)前最重要的汽車輕質(zhì)材料，以塑代鋁生產(chǎn)汽車配件，它可減輕零部件約40%的質(zhì)量。

2.2 以塑代鋁可降低生產(chǎn)成本

以塑代鋁生產(chǎn)的發(fā)動機罩蓋等產(chǎn)品可以使生產(chǎn)成本降低30%左右。

2.3 以塑代鋁可節(jié)省能源、減少廢氣污染

塑料配件的大量使用是汽車降低油耗的重要途徑，轎車的質(zhì)量每減輕100千克，每百公里的燃油消耗將減少0.4～1升，汽車的自身質(zhì)量每減少10%，燃油的消耗可降低6%～8%，同時汽車的廢氣排放也有明顯降低。生產(chǎn)過程中，所產(chǎn)生的工業(yè)污染，遠(yuǎn)遠(yuǎn)的低于鋼鐵產(chǎn)業(yè)。

2.4 以塑代鋁可減小震動及噪音

由于工程塑料的重量輕，產(chǎn)品又具有減震設(shè)計，所以可以最大限度地減少汽車的震動和降低噪音。

2.5 以塑代鋁可節(jié)省鋁資源

我國鋁資源缺少，以塑料代替鋁材料可以解決我國鋁資源緊張，緩解金屬資源壓力，為創(chuàng)建節(jié)約型社會做出一定的貢獻，具有明顯的社會效益。

2.6 以塑代鋁可提高產(chǎn)品的性能

以塑代鋁可從多方面提高產(chǎn)品的性能，如易于加工及大批量生產(chǎn)；蠕變小，尺寸穩(wěn)定；具有高抗沖擊性及優(yōu)越的熱老化性能；熱膨脹??；耐化學(xué)性、抗腐蝕；大大提高密封效果及防止漏油等。

3 先進性、可靠性分析

發(fā)動機塑料件項目的先進性及可靠性體現(xiàn)在：

3.1 功能集成（減少附屬件），外形尺寸設(shè)計自由度大，可按精確的尺寸成型，充分利用車體結(jié)構(gòu)設(shè)計中剩余的空間，設(shè)計形狀復(fù)雜的塑件。

3.2 易于成型加工及大批量生產(chǎn)。

3.3 蠕變小，尺寸穩(wěn)定。

3.4 高抗沖擊性。

3.5 優(yōu)越的熱老化性能。在-40℃-120℃溫度范圍內(nèi)保持良好的熱老化性。

3.6 熱膨脹小，熱變形溫度（0.45Mpa）可達到210-270℃。

3.7 耐化學(xué)性、抗腐蝕。具有優(yōu)良的抵抗烴類、汽油、油、弱酸、堿等化學(xué)藥品侵蝕的能力。

3.8 可噴涂性?？稍谥萍砻嫱扛沧韪舨牧稀?/p>

3.9 較高的表面粗糙度和光潔度，可以大大降低內(nèi)壁對油和氣體流動的影響，從而提高制件的工作效率。

以塑代鋼、以塑代有色金屬將是未來我國市場發(fā)展的主要趨勢，塑料具有質(zhì)量輕、耐腐蝕、耐沖擊性好、絕緣性好、導(dǎo)熱性低、設(shè)計空間大、制造成本低等獨特優(yōu)勢，自其問世以來，它的前景就被人們普遍看好。隨著塑料原料的使用范圍的日益擴大，將由目前的通用塑料發(fā)展至強度更高、沖擊性更好的工程塑料、復(fù)合材料或塑料合金。endprint