王 靜
北京威卡威汽車零部件股份有限公司
淺談汽車外飾零部件材料的選擇與應(yīng)用
王 靜
北京威卡威汽車零部件股份有限公司
科學技術(shù)的發(fā)展,以及新材料的開發(fā),給設(shè)計師們廣闊的想象空間,汽車裝飾形式也呈多樣化發(fā)展?,F(xiàn)代汽車外飾中中應(yīng)用材料需要滿足文化的要求,和社會發(fā)展的需求,使其呈現(xiàn)多元化發(fā)展的狀態(tài)。材料的合理選擇就變得尤為重要。合理的選擇外飾材料不僅有助于增強汽車的安全性能,提高汽車的使用性能,同時可以降低成本,進一步滿足客戶需求。本文主要就汽車外飾件材料的類型選擇、加工工藝、應(yīng)用及發(fā)展趨勢等進行分析與論述。
汽車工業(yè);零部件;材料應(yīng)用
近年來,隨著經(jīng)濟帶動汽車行業(yè)的發(fā)展,家用汽車、專用汽車、工程汽車等的應(yīng)用逐年呈現(xiàn)上升趨勢。汽車的外觀造型、安全性能、使用性能、輕量化、性價比等指標被廣泛關(guān)注。
1.1 保險杠材料現(xiàn)狀
塑料由于質(zhì)輕、耐腐蝕、設(shè)計自由度大等特點在汽車制造中得到廣泛應(yīng)用。目前汽車工業(yè)發(fā)達的德國、美國、日本等國的汽車塑料用量已達到10%~15%,有的甚至達到20%以上。按照使用數(shù)量從大到小排列,德國是PVC、PU、PP,美國是PU、PP、PE,日本是PVC、PP、PU。我國汽車塑料的應(yīng)用還比較落后,單車平均用量基本與發(fā)達國家上世紀90年代水平相當,約為100~130kg/輛。我國汽車用塑料的品種按用量排列依次為PP、PVC、PU、不飽和樹脂、ABS、PF、PE、PA、PC和復合材料,其中主要以PP(聚丙烯Polypropylene)為主,約占所用塑料總質(zhì)量的28%,其中80%以上用于保險杠生產(chǎn)。這不僅因為PP成本低,更由于輕量化、可循環(huán)再用等獨特優(yōu)勢,使PP成為汽車保險杠材料的主流。
1.2 保險杠材料的特點
保險杠材料選擇的原則由于保險杠是重要的外觀零件,一般采用噴涂處理,長期受到風吹、日曬、雨淋。在碰撞時,首當其沖,工況惡劣,所以其材料有以下要求:
1)良好的抗沖擊性能。碰撞時有良好的彈性,為乘客提供保護。
2)良好的耐候性。防止在高溫暴曬下變形、老化等。
3)良好的油漆附著能力。保證油漆不脫落、變色。
4)良好的流動性。滿足注塑加工工藝的要求。
5)良好的加工性能。便于注塑模具設(shè)計。
6)價格相對低廉。保險杠材料用量大,可以有效降低使用成本。
1.3 保險杠常用材料的性能
根據(jù)以上材料的選擇原則,PP類材料無疑成為性價比最優(yōu)的選擇,聚丙烯PP是由丙烯聚合而成的非極性結(jié)晶型塑料。2010年,我國汽車PP消費量超過50萬噸,聚丙烯的形式主要有無規(guī)、間規(guī)、等規(guī)和立體嵌段四種。大多數(shù)工業(yè)聚丙烯為等規(guī)物,其分子鏈上所有的甲基皆位于分子鏈一側(cè),一般聚丙烯的等規(guī)度為90%~95%,具有高度的結(jié)晶性,屬于結(jié)晶型塑料。PP材料無毒、無味,密度小,電絕緣性能良好,力學性能好,有良好的延伸性和抗彎曲疲勞性能,對酸堿的耐受效果好,但純PP材料的耐低溫沖擊性能較差,不耐磨,易老化,所以不直接用來制造汽車保險杠。實際汽車保險杠制作中,多采用聚丙烯復合材料,即以PP為主材,并加入一定比例的橡膠或彈性體材料、無機填料、色母粒、助劑等經(jīng)過混煉加工而成。
2.1 燈材料選擇原則
燈材料有以下要求:
1)良好的耐沖擊性能:能夠承受行駛中跳起碎石的沖擊;
2)良好的透光性:起到照明的作用;
3)良好的耐候性:防止在風吹、日曬、雨淋等惡劣環(huán)境下變形、老化等;
4)良好的穩(wěn)定性:在長期的燈光炙烤下不能變形;
5)良好的流動性:滿足注塑加工工藝的要求;
6)良好的加工性能:便于注塑模具設(shè)計。
2.2 常用燈材料的性能
1)車燈玻璃。模具工作過程為預熱—高溫壓制—冷卻—取出玻璃成品—再預熱。玻璃料滴溫度為1000~1200℃。大多采用組合模具,要求互換性高、壓力大。燈片配光花紋部分處于模具的底部,工作狀況復雜。工作時模具垂直和水平截面各部位的溫度和應(yīng)力分布各不相同,同一部位在各瞬態(tài)的溫度和應(yīng)力也不相同,因此模具的失效形式不但包括裂紋、磨損、斷裂,還有成形、表觀、內(nèi)部質(zhì)量、形狀和尺寸等方面。根據(jù)使用特點,模具材料既要求有良好的綜合機械性能,又能保證在使用時物理性能穩(wěn)定、均勻一致,參考國外的材料性能和使用具體情況,由于在使用過程中模具與產(chǎn)品接觸的工作表面不允許有缺陷,氣孔≤0.05mm,毛坯的加工和機械加工過程復雜,加工費用高,因此對毛坯的缺陷及廢品率提出了嚴格的要求,工作表面要求不進行鍍層處理,要求材料有較高的抗氧化能力和拋光性能。為便于機加工和使用過程中再修復,車燈玻璃模具材料確定為預硬型耐熱耐腐蝕模具鋼。
2)燈具材料。生產(chǎn)燈具材料的廠家很多,種類也很多,主要有臺灣奇美PC系列耐候性PC材料、CM系列亞克力板、三菱VH系列PMMA材料、拜耳生產(chǎn)的Al系列PC材料、錦湖日麗生產(chǎn)的散光系列PC材料、普利特生產(chǎn)的PC系列材料。
在未來開發(fā)節(jié)能、環(huán)保的新車,快速改型換代,小批量投產(chǎn)方面,它將發(fā)揮重要作用。據(jù)統(tǒng)計,上世紀90年代歐洲、美國每輛汽車上應(yīng)用的環(huán)玻璃鋼復合材料達到60~80kg,其基料基本是環(huán)氧樹脂,而目前我國國內(nèi)每輛汽車上應(yīng)用的玻璃鋼復合材料平均還不到10kg。汽車零部件正向著模塊化設(shè)計方向發(fā)展。零部件模塊化可以大大減少零部件組裝量,有利于增強汽車輪廓的流線性。而玻璃鋼復合材料無疑為汽車輕量化和模塊化提供了前提條件,并逐步向結(jié)構(gòu)復雜且大型部件方向拓展,促使汽車零部件開發(fā)和生產(chǎn)成本的進一步降低。
綜上所述,各種車輛的外飾應(yīng)用不僅可以修飾車身,彰顯汽車的個性,并且對提高汽車行駛穩(wěn)定性、安全性能都有很大作用。文章選用了幾項關(guān)鍵內(nèi)容進行了闡述,希望能夠?qū)ζ囃怙椓悴考牧系陌l(fā)展有所幫助。
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