汽車內(nèi)飾輕量化工藝研究

黃志亮+景一柱+周廣洲+丁閏

摘 要：汽車內(nèi)飾的輕量化可以降低汽車的整體質(zhì)量，從而提高汽車的動力性，減少燃料的消耗。汽車內(nèi)飾的輕量化設(shè)計是現(xiàn)代社會汽車工業(yè)發(fā)展的必然要求。文章就對汽車內(nèi)飾輕量化的設(shè)計和相關(guān)工藝進行分析研究，總結(jié)現(xiàn)在汽車輕量化設(shè)計中應(yīng)用的主要材料以及EIPP微發(fā)泡注塑、薄壁注塑的輕量化工藝，為汽車內(nèi)飾輕量化的設(shè)計提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：EIPP；薄壁；輕量化

中圖分類號：U463 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）28-0061-02

前言

汽車的輕量化，就是在保證汽車的強度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質(zhì)量，研究顯示，汽車的質(zhì)量與其對燃料的消耗量呈一定的正相關(guān)關(guān)系，所以，在當(dāng)今低碳節(jié)能的背景下，我們必須要對汽車的質(zhì)量進行控制和優(yōu)化，主要從其內(nèi)飾輕量化設(shè)計來入手，采用新型的輕量化材料以及相關(guān)的工藝，已達到降低汽車內(nèi)飾質(zhì)量的效果。

1 內(nèi)飾輕量化的設(shè)計原則

1.1 美觀舒適原則

汽車的內(nèi)飾設(shè)計直接影響到駕駛員及車上乘客的舒適度，因此汽車內(nèi)飾的美觀度是我們在進行購車時選擇的一個重要方面。汽車內(nèi)飾的輕量化設(shè)計的一個原則就是美觀舒適。汽車內(nèi)飾的輕量化設(shè)計是在保證汽車基本的性能和乘客的基本需求上開展的，所以在設(shè)計時我們應(yīng)該遵循美觀舒適的原則，保證車內(nèi)空間的寬敞，注重內(nèi)飾的色彩搭配，保證乘客愉悅放松的心情。

1.2 防火環(huán)保原則

防火與環(huán)保是汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計時需要注意的兩個基本的原則。防火的材料設(shè)計不僅使汽車的內(nèi)飾設(shè)計更安全，而且實用性也會更強，減少很多更換、修理的麻煩。這就要求汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計的材料要具備基本的防火阻燃性能，可以在一定程度上預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生，如果火災(zāi)真的發(fā)生，阻燃的材料也可以延緩火災(zāi)的蔓延，安全性更強。另外就是內(nèi)飾設(shè)計的環(huán)保性，綠色環(huán)保是社會各行各業(yè)發(fā)展的基本理念，汽車內(nèi)飾的輕量化的環(huán)保設(shè)計不僅滿足了當(dāng)今社會環(huán)保的理念，而且通過杜絕有毒有害材料的應(yīng)用，來確保了車內(nèi)乘客的身體健康。

1.3 強度安全原則

汽車內(nèi)飾的輕量化就是在保證汽車的強度和安全性能的前提下盡量的減小汽車內(nèi)飾的整體質(zhì)量，強度和安全性是保證汽車正常行駛的安全和制動要求。所以說，強度和安全性保障是汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計的一個基本的原則。這一原則不僅要求內(nèi)飾的材料本身的強度要符合要求，而且要求基本的設(shè)計可以作為其他額外裝飾的載體，可以滿足一定的負(fù)荷要求。除了承載的強度之外，我們對于內(nèi)飾設(shè)計的安裝強度也有著一定的要求，最基本的就是要能承受車輛高速運行過程中產(chǎn)生的沖擊載荷，強度和穩(wěn)定性都能符合要求[1]。

2 輕量化材料的選擇

2.1 Nomex酚醛蜂窩復(fù)合材料

Nomex是一種間位芳綸，是由美國杜邦公司生產(chǎn)的輕量化的環(huán)保材料。Nomex蜂窩是由Nomex紙，經(jīng)施膠粘接、浸膠拉格、固化而形成的板材。其主要的特點為：質(zhì)量輕、強度高，應(yīng)用與汽車內(nèi)飾設(shè)計，可以滿足我們對于汽車內(nèi)飾強度的基本要求。而且這種材料具有較好的阻燃和環(huán)保的性能，有良好的自熄性，符合我們對于汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計的防火和環(huán)保性要求。此外，Nomex蜂窩材料的高溫穩(wěn)定性良好，不易形變，且可塑性良好，我們可以根據(jù)內(nèi)飾設(shè)計的實際需要而將其設(shè)計成不同的性狀。另外就是材料具有一定的耐腐蝕性，使用壽命較長，可以滿足經(jīng)濟性的要求。我們提到的Nomex酚醛蜂窩復(fù)合材料實際上指的是Nomex芬醛蜂窩與玻璃纖維樹脂復(fù)合而成的“三明治”夾心材料，這種“三明治”的結(jié)構(gòu)類似于工程施工中使用的工字鋼的受力結(jié)構(gòu)，其受力的大小與材料的厚度、質(zhì)量都有關(guān)系，所以在汽車輕量化設(shè)計時可以根據(jù)實際情況對材料的相關(guān)參數(shù)進行設(shè)定。

2.2 玻璃纖維夾層復(fù)合材料

玻璃纖維夾層復(fù)合材料也是一種在汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計中較為常見材料。這種材料也是一種夾層的復(fù)合材料，但其與Nomex酚醛蜂窩復(fù)合材料的本質(zhì)差別在于材料的性質(zhì)不同，該材料的主體為玻璃纖維和樹脂。夾層的結(jié)構(gòu)是這樣構(gòu)成的：上下兩層為玻璃纖維與不飽和的聚酯樹脂混合材料，而阻燃的低密度泡沫處于中間的夾層位置。輕量化的設(shè)計正是隱藏在這樣簡單的三層結(jié)構(gòu)中，無論壓得在緊密，中間層與上下兩層之間總是有一定的空隙，這空隙就可以起到一定的緩沖作用，從而有增加材料的剛度與可塑性，滿足我們對于汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計的要求。

2.3 鎂合金材料

鎂是實用金屬材料中密度最小的，所以鎂合金作為一總重要的合金材料，已經(jīng)被應(yīng)用于汽車內(nèi)飾輕量化的設(shè)計中。鎂合金材料最大的特點就是密度小，其次，它的比強度大，散熱性好，承受沖擊荷載的能力強，而且鎂合金材料的合成和加工技術(shù)日趨成熟，鎂合金材料已經(jīng)成為汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計的首選材料。但是，由于成本問題，目前鎂合金材料仍然沒有像鋁合金材料一樣應(yīng)用的很廣泛，所以說，大力發(fā)展煉鎂的相關(guān)技術(shù)，也是發(fā)展汽車輕量化的關(guān)鍵。

2.4 碳纖維棉防寒材料

碳纖維是一種新型的纖維材料，它的質(zhì)量較輕，但是強度卻高于鋼鐵材料，而且與傳統(tǒng)的玻璃纖維相比，碳纖維的耐腐蝕性較好。碳纖維應(yīng)用于汽車輕量化的設(shè)計主要是體現(xiàn)在對車體的防寒，可以取代傳統(tǒng)的防寒材料，因為其質(zhì)量較輕，則可以減少一半的質(zhì)量，而且碳纖維的環(huán)保性能較好，滿足應(yīng)用材料的環(huán)保性要求。

3 內(nèi)飾輕量化注塑的相關(guān)工藝

3.1 EIPP微發(fā)泡注塑工藝

3.1.1 微發(fā)泡注塑工藝的優(yōu)點

微發(fā)泡注塑成型工藝是一項革新的精密注塑工藝，其應(yīng)用于汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計有很多的優(yōu)勢，首先，微發(fā)泡注塑工藝可以精確的控制尺寸。它可以在誤差允許范圍內(nèi)保證部件的尺寸穩(wěn)定性，有對比的研究顯示，微發(fā)泡成型工藝的制品與傳統(tǒng)注塑工藝的制品相比，其具有較強的控制尺寸的能力。另外，微發(fā)泡注塑成型工藝還可以改善產(chǎn)品的變形情況，防止填料的不均勻收縮而導(dǎo)致的形變。而該工藝應(yīng)用于汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計最主要的原因就是它可以減輕質(zhì)量，而且保證材料的強度可以滿足設(shè)計要求。

3.1.2 原理

微發(fā)泡注塑成型工藝主要就是依靠氣孔的膨脹來填充制品，整個成品的而成型過程是在一個較低且平均的而壓力下注入壓制完成的。微發(fā)泡注塑成型工藝的流程較為簡單，首先就是需要將超臨界的流體融到塑料主體材料的溶膠中，然后再通過高壓噴射裝置將混合好的溶膠材料噴入模具中，形成微發(fā)泡。而后，隨著模具中的壓力和溫度趨于穩(wěn)定，模具中的微泡處在一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)下，至此，注塑工藝基本完成。

3.2 薄壁注塑工藝

3.2.1 優(yōu)點

薄壁注塑工藝是汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計的一項重要的塑料成型工藝，其應(yīng)用在汽車輕量化設(shè)計中不僅滿足了“輕量化”的要求，而且還符合了環(huán)保的要求。薄壁注塑成型工藝的最主要優(yōu)點就是實現(xiàn)了塑料的“薄”，在滿足了使用性能的基礎(chǔ)上使用的塑料原料較少，既降低了成本，又減輕了質(zhì)量，滿足汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計的基本要求以及環(huán)保性的要求，而且工藝相對簡單，可行性強。

3.2.2 原理

汽車內(nèi)飾零部件的薄壁注塑與普通塑料制品的成型工藝不同，普通的塑料制品工藝的模具已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，而零部件的注塑需要按照具體的設(shè)計要求進行設(shè)計，其中模具的設(shè)計是一項重要的內(nèi)容。模具的材料一定要選擇強度較大的，否則難以承受注塑時較大的壓力，因為薄壁材料的壁厚較小，所以模具尺寸的控制應(yīng)該更精確。在實際的注塑時，因為壁厚較薄，可供材料流動的空間較小，所以我們要選擇較高的工作壓力，并采用高射速，較快的完成成型。

4 結(jié)束語

綜上所述，汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計是通過減輕汽車的整體質(zhì)量，來達到降低能耗的效果，滿足現(xiàn)代社會環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的理念和社會要求。但是汽車的輕量化設(shè)計必須要遵循一定的原則，以實現(xiàn)較好的設(shè)計效果，汽車的輕量化設(shè)計中，材料的選擇是關(guān)鍵，我們應(yīng)該采用一些密度小，強度大且環(huán)保性能良好的材料，對于必須要使用的塑料材料，我們應(yīng)該盡量優(yōu)化其成型工藝，以達到輕量化和環(huán)保型的效果。

參考文獻：

[1]高登科，張博.高速動車組內(nèi)飾輕量化的設(shè)計原則及材料的選擇[J].科技展望，2016（11）：78-79.

[2]龐劍，諶剛.基于汽車內(nèi)飾輕量化的NVH性能開發(fā)及應(yīng)用[J].汽車工藝與材料，2014（10）：112-114.endprint