汽車發動機零件塑料化技術

李志萍

摘 要：中國經濟社會的持續快速發展，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”是新世紀環境保護和可持續發展要求的必然趨勢。

關鍵詞：汽車發動機；零件塑料化；技術

目前，為了節能降耗、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合材料來替代各種有色金屬和鋼材。汽車發動機工作溫度高，接觸燃油、冷卻液等復雜的化學物質，最初的發動機設計，大部分采用的是金屬制件。隨著汽車節能、環保而引發的汽車輕量化需求，以及高性能工程塑料的不斷涌現，不只是車身件，發動機的零部件也開始向塑料化發展，特別是發動機周邊塑料的應用可以減輕汽車重量及提高燃料經濟性等優勢，以塑料為原料的零件（進氣歧管、空氣濾清器總成、氣門蓋和發動機罩蓋）等，有取代鋁合金材料的趨勢。

1 材料

據不完全統計，目前國內外汽車發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。

現在，世界上許多國家的汽車發動機已經采用尼龍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）現代車型等。

發動機氣門室罩蓋上的應用在國外已有多年歷史。為提高市場競爭力，各車廠開發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雜結構設計等優點。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，結構等進行前期設計，滿足產品性能要求，拓展市場。

塑料發動機進氣歧管是近年來開發成功的塑料部件范例，也是各國競相開發的熱門塑料汽車部件。塑料進氣歧管不僅質輕，而且由于內壁光滑，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，因而大大提高了發動機性能和燃料利用率。

塑料進氣歧管具有質輕、成本低和設計自由度三大優點，替代金屬進氣歧管是必然趨勢，因此它在汽車上應用份額逐步擴大，現已占主導地位，并將繼續提高市場占有率。

2 市場分析

汽車制造工業是我國重點發展的產業，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，國內知名的汽車廠商紛紛登上了競爭激烈的中國汽車制造業的大舞臺，這也給各汽配公司帶來了巨大發展機遇。

用塑料件代替金屬制件，是當前汽車制造業的發展趨勢和主流方向，其具有投資需求少，建設周期短，價格低，美觀耐用、減重節能、降低噪音、提高產品性能等優點。

2.1 以塑代鋁可減輕產品重量

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，塑料及其復合材料是當前最重要的汽車輕質材料，以塑代鋁生產汽車配件，它可減輕零部件約40%的質量。

2.2 以塑代鋁可降低生產成本

以塑代鋁生產的發動機罩蓋等產品可以使生產成本降低30%左右。

2.3 以塑代鋁可節省能源、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。生產過程中，所產生的工業污染，遠遠的低于鋼鐵產業。

2.4 以塑代鋁可減小震動及噪音

由于工程塑料的重量輕，產品又具有減震設計，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，為創建節約型社會做出一定的貢獻，具有明顯的社會效益。

2.6 以塑代鋁可提高產品的性能

以塑代鋁可從多方面提高產品的性能，如易于加工及大批量生產；蠕變小，尺寸穩定；具有高抗沖擊性及優越的熱老化性能；熱膨脹小；耐化學性、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

發動機塑料件項目的先進性及可靠性體現在：

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

3.2 易于成型加工及大批量生產。

3.3 蠕變小，尺寸穩定。

3.4 高抗沖擊性。

3.5 優越的熱老化性能。在-40℃-120℃溫度范圍內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 耐化學性、抗腐蝕。具有優良的抵抗烴類、汽油、油、弱酸、堿等化學藥品侵蝕的能力。

3.8 可噴涂性。可在制件表面涂覆阻隔材料。

3.9 較高的表面粗糙度和光潔度，可以大大降低內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展的主要趨勢，塑料具有質量輕、耐腐蝕、耐沖擊性好、絕緣性好、導熱性低、設計空間大、制造成本低等獨特優勢，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展至強度更高、沖擊性更好的工程塑料、復合材料或塑料合金。endprint