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汽车轻量化 塑料材料功不可没

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-12-28  浏览次数:36
核心提示:塑料在汽车上的使用在一定程度上可降低产品成本。相对来说,塑料成型容易,使得形状复杂的部件加工十分便利,可为工程师节省磨
   “塑料在汽车上的使用在一定程度上可降低产品成本。相对来说,塑料成型容易,使得形状复杂的部件加工十分便利,可为工程师节省磨具和工艺的调试时间,加速产品的商业化进程,有利于降本增效。”全球领先的高性能工程塑料生产商塞拉尼斯负责人对工程塑料表示赞赏。
   汽车为什么要轻量化?汽车轻量化是一个全球的油耗和二氧化碳排放目标的要求。在中国,2015年要求百公里油耗平均限制在6.9升,对于二氧化碳的排放量限制在130克每公里。到2020年,这项标准会继续提高,变得更加严格。随着节能环保法规收紧,以及消费者对汽车油耗日益敏感,汽车轻量化已经成为了解决这些问题的最主要手段。根据实验表明,汽车质量每降低10%,油耗下降6%-8%,排放量下降4%。在新能源汽车上使用轻量化技术,车身减重10%,电耗将下降5.5%,续航里程增加5.5%。从环保和节能的需要出发,汽车轻量化必将也正在现实中逐渐成为世界汽车发展的潮流。
    所谓轻量化是建立在不牺牲汽车安全性能的前提下存在的。实现轻量化的方法有多种,除了改进生产工艺、优化车身结构外,新材料的应用成为了最主流的轻量化方案。车企也在成本与安全的“两难”境地下开辟出了一条新的道路——采用塑料件。且考虑到汽车一旦与行人发生碰撞,行人与车身的接触部位其实更需要采用较软、有弹性的材质,这就给了塑料件很大的发挥空间。
汽车使用塑料材料是否安全?这是大家都很关心的问题,以下从塑料的三个特性来诠释塑料应用在汽车上是非常安全的。
    首先在强度上,工程塑料中部分塑料强度并不输于金属。其中具有“赛钢”之称的聚甲醛(POM)既有类似于金属的强度以及硬度,又有较高的抗疲劳性、抗冲击性、耐腐蚀性和弹性。此外,该产品在很宽的温度和湿度范围内都具有很好的自润滑性和稳定性。目前已被广泛应用汽车诸多部件,如燃油系统、保险杠支架、轴承等。
    其次,工程塑料具有弹性变形的特征。其弹性变形的特性能吸收大量的碰撞能量,对强烈撞击有较大的缓冲作用,对车辆和乘客起到保护作用。因此,现代汽车上都采用塑化仪表板和方向盘,以增强缓冲作用。前后保险杠、车身装饰条都采用塑料材料,以减轻车外物体对车身的冲击力。中国汽车工程学会产业研究院运行总监指出,“汽车并不是车越重越安全。即使汽车上使用很轻的材料,如果采取高强度的加工工艺,也能达到很轻但弹性非常好的效果,从而也就越安全。”
    另外,塑料还具有吸收和衰减振动和噪声的作用,可以提高乘客的舒适性。同济大学汽车学院教授表示,车身在安全性设计时希望能够通过结构的变形吸收一部分碰撞能量,以塑料制造的车身,只要结构涉及合理,制造工艺得当,其安全性应该比金属材料车身要好。
    作为国外车企的代表——奔驰在车身轻量化领域肩负着更重的责任和使命。奔驰曾在2012年就发布一款名为F125的氢动力概念跑车。该车主要由碳纤维、铝合金以及塑料联合打造而成,在保证车身刚性的同时将车身轻量化做到了极致。宝马2013年量产的 BMWi3纯电动汽车,外壳材料为塑料、底盘材料为铝合金,与传统同类车型相比,实现减重250~350千克。另外,凯迪拉克和福特也是汽车轻量化的杰出代表,凯迪拉克在发动机罩上已经使用了纤维增强塑料,而福特则正在研究如何降低生产碳纤维部件的成本。
    这股以塑带钢的减重风也在我国自主品牌中较为盛行。在国内轿车和轻型车中,CA7220小红旗轿车中的塑料的使用量就曾高达88.33公斤。在北京车展上,长城展出的哈弗E概念车的7个车窗组件,均采用德国一家材料科技公司的模克隆聚碳酸酯,并配有大尺寸全景天窗。这也是我国本土汽车制造商首次如此大范围应用聚碳酸酯车窗。
    尽管在部分安全部件上,塑料暂时无法代替金属。但从降低成本以及环保方面来看,塑料材料颇受消费者欢迎。其中聚甲醛由于出色的刚度、耐磨性、抗腐蚀性、降低成本等特性成为了汽车制造商的“新宠”。将来,车用塑料材料还将进一步改良,逐渐替代铝、钢、铜等材料在汽车中的应用,在汽车轻量化和降本方面作出更大的贡献。
 
 
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