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汽車用工程塑料將替代更多金屬部件
發布時間：2015/3/19 16:17:11
奇瑞、路虎、攬勝極光，是SUV輕量化設計較好的車型，它在同級別SUV中算輕的，其很多部件都采用了工程塑料。”3月3日，中國工程塑料工業協會秘書長鄭愷接受《中國汽車報》采訪時表示，路虎攬勝極光在制造中采用了一系列輕質材料，比如像PA/PPO合金應用于前翼子板，PC/PBT合金應用于行人保護吸能塊，并將長玻纖增強聚丙烯應用于儀表板及內門模塊，使其自重小于1.6噸，比攬勝運動版輕了35%，二氧化碳排放量低于130克/千米。
車用工程塑料將替代更多金屬部件
發達國家將汽車用塑料量作為衡量汽車設計和制造水平高低的一個重要標志，目前德國汽車用量較多，占整車用料的15%以上。除英國路虎外，蘭博基尼、奔馳SLR、寶馬i系等眾多車型大范圍地采用更為先進的車用工程塑料。甚至有專家預言，未來新材料的創新應用可能顛覆傳統汽車。
霧霾、節能減排及更加嚴格的油耗法規，國內車企們都不遺余力地開發汽車輕量化技術。眾所周知，汽車輕量化主要體現在汽車優化設計、合金材料及非金屬材料應用上，其依次為汽車的輕量化減重10%～15%、30%～40%、45%～55%。鄭愷告訴記者，工程塑料等非金屬材料的“減重”效果明顯，其用在汽車上主要作用是使汽車輕量化。目前，越來越多的汽車部件開始采用工程塑料替代金屬制件。
車用工程塑料應用逐年上升
“一般塑料的比重在0.9～1.6，玻纖增強復合材料的比重也不會超過2.0，而A3鋼為7.6，黃銅為8.4，鋁為2.7。這就使得塑料成為汽車輕量化的材料。使用塑料可以減輕零部件約40%的重量，同時其成本也可以大幅度降低。”3月4日，北汽福田工程研究總院材料工程所工程師高嵩接受采訪時表示。
北京市化學工業研究院研發中心總工程師錢志國介紹，以塑料件代替金屬材料部件，不僅能夠減輕車重，降低燃油消耗和排放，還可以提高汽車的動力、舒適性及安全性，所以其廣泛應用在汽車動力及底盤系統、內外裝飾件、汽車電子等部件上。
高嵩介紹，聚酰胺(PA)材料主要應用于動力、底盤零部件及結構件，約占整車塑料的20%;聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚和熱塑性聚酯等材料主要應用于電子電器零部件及結構件，約占整車塑料的15%左右。改性聚苯醚(PP)和ABS工程塑料及其合金材料主要應用于內外飾零部件，隨著車型檔次提高，工程塑料應用增加，ABS及其合金應用比例增加。她還介紹了工程塑料在汽車上應用的一些優勢，比如采用長玻纖增強復合材料代替金屬外裝飾件，可以減輕外部物體(包括行人)對車身的沖擊力;塑料制品還具有吸收和衰減振動和噪聲的能力，可以提高乘坐的舒適性;用塑料做車身覆蓋件十分適宜在污染嚴重的地區使用;鋼材制件如果漆面受損或者先期防腐做得不好就容易生銹腐蝕金屬，但是汽車塑料耐腐蝕性強。塑料對酸、堿、鹽等抗腐蝕能力大于鋼板。此外，用塑料件替代金屬制件，其成本可降低30%～40%。
國內車用工程塑料研究應加速
工程塑料優勢眾多，深受歐美汽車企業重視，且應用廣泛。據悉，在發達國家，每輛汽車塑料用量從上世紀90年代的100～130kg上升到2004年的152kg和2006年的174kg，現在用量是230kg。高嵩介紹，國外汽車品牌現在已經大規模使用塑料復合材料(主要是玻纖增強復合材料如：長纖維增強熱塑性材料(LFT)等)和高性能的工程塑料等，而國內自主品牌汽車在塑料復合材料上的應用(重量占比)卻相對較少。這也反映了我們整車輕量化技術水平的差距。
鄭愷認為，工程塑料在汽車上應該有更廣泛的應用，只是目前國內在研究車用工程塑料應用上不夠重視。
高嵩介紹，塑料在汽車上的每一種應用都包含著要解決結構設計、制造工藝與裝備、材料選擇與改性等方面的問題。除此之外，還必須解決制品的表面或涂裝、聯接、試驗評價等問題。她認為，整車企業應該根據自主開發的需要，要求塑料零部件商、材料供應商和整車企業聯合起來，針對未來新車型開發的需要，開展零部件應用技術的研究工作。巴斯夫相關人員接受記者采訪時說：“讓汽車更輕更節能，巴斯夫車用塑料廣泛應用在汽車內外飾件、動力傳動與底盤、塑料輪轂等部件上，部分部件可替代鋁合金材料，其減重降本效果明顯。”
工程塑料開始替代部分鋁合金件
到2020年，汽車平均塑料用量將可能達到500kg/輛以上，約占整車用料的1/3以上。隨著新能源汽車的廣泛使用，加之鋁合金、鎂合金的成本過高，且以進口為主。未來汽車的車頂、車門、座椅部件、輪轂以及汽車周邊結構件，甚至車身都有可能改用工程塑料。其實，國外某些高端車型的車門等一些部件已始改用工程塑料了。
smartforvision概念車采用的是巴斯夫的全塑料輪轂，其重量與普通輪轂相比可減輕30%以上(每車減輕12～20kg)，在提高燃油經濟性的同時也增強了空氣動力學和碰撞安全性能。全塑輪轂使用LFT，與金屬制造的相比具有優異的綜合性能。每只輪子不但減輕了3kg，還對于提高乘坐舒適性和燃油經濟性有著重要的意義。LFT突出的優點是：剛度和強度高，減振回彈性好、耐熱、抗蠕變、尺寸穩定，使用壽命長。
大眾公司也已選用陶氏的玻纖增強PC/ABS合金，生產Phaeton美國版的儀表板支架。是因為該材料在模擬撞擊試驗中，能量的吸收，要比傳統材料高出50%;使坐在前面不系安全帶的乘客免遭沖擊傷害。據悉，大眾第7代高爾夫前端支架采用巴斯夫的車用工程塑料。因為無需金屬支撐物而大大降低了部件重量、裝配時間和成本。
目前，國外由塑料制成的車身已在小批量生產的汽車中或一些車型上得到了廣泛應用、如寶馬i系列產品。采用纖維增強復合塑料材料制作的車身與鋼制車身相比，可實現降重35%的目標;如果采用碳纖增強復合材料，則可達到降重60%以上的效果。目前由于碳纖維塑料的成本太高，所以只有寶馬、奔馳等高端車型上采用。
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