工程塑料在汽車零部件上的應(yīng)用

鐘展

摘 要：本文論述汽車塑料零部件項目工程的分類、特性及其應(yīng)用。分析了開發(fā)中的選材、制造、回收等因素。先介紹了工程塑料類汽車零部件應(yīng)用，并且重點論述了工程塑料的成型工藝。

關(guān)鍵詞：汽車；塑料零部件

隨著人們生活水平的不斷提升，對于汽車的需求越來越明顯，所以汽車的普及率比較高，汽車的舒適化、輕量化、低成本化成為當今汽車工業(yè)發(fā)展的主要目標，將塑料代替金屬用于汽車制造是汽車工業(yè)實現(xiàn)以上目標的一個重要手段，因為與金屬相比，塑料具有重量輕、耐腐蝕、隔熱、設(shè)計靈活、易加工等優(yōu)點。汽車制造業(yè)中越來越多的金屬部件被塑料取代，車用塑料的使用已成為衡量汽車工業(yè)發(fā)展水平的標志之一。

1 工程塑料的特性及在汽車上的應(yīng)用

塑料的主要特性包括外裝件、受力件以及運動構(gòu)件。經(jīng)過幾十年開發(fā)使它所具有的獨特優(yōu)點日益被大規(guī)模生產(chǎn)的汽車行業(yè)所認識，并慎重應(yīng)用于汽車內(nèi)飾件。

1.1 質(zhì)輕

汽車零件的塑料部件采用的塑料要求密度一般為0.9～2.3g/cm3，約為鋁的1/2，鋼的1/6，因此對要求全面減輕自重的機械裝置有特殊重要意義。例如：德國寶馬汽車采用碳纖維增強樹脂制造的發(fā)動機增壓器葉輪，比鋁合金還輕40%，從而減小了慣性力矩，對發(fā)動機特性和加速敏感性的提高極為有利。

1.2 耐磨耐蝕

在現(xiàn)實開發(fā)過程中，對于多數(shù)的塑料引起的機械損耗系數(shù)（tag）約為0.1，摩擦系數(shù)比較低，可以作減摩零部件的材料。例如：載重卡車半軸齒輪墊片，采用塑料片行駛11萬km磨損0.03mm，而銅片則行駛3萬km，磨損為0.11mm。玻璃纖維增強復(fù)合材料離合器片，重量比石棉片輕10%，使用壽命可增加一倍，且無污染，目前工程塑料正在此類零部件中大量開發(fā)一角。工程塑料還具有對酸、堿等化學(xué)物品良好的抵抗能力，例如：聚四氟乙烯（PTFE），在黃金也能溶解的“王水”（濃硝酸濃鹽酸配制）中煮沸，也不受影響.這種特性就可以用來制造耐蝕零件。

1.3 強度高

汽車配件中采用的塑料制成的零部件的主要性能，由組件的構(gòu)成材料以及結(jié)構(gòu)構(gòu)成決定，纖維取向及與基料的結(jié)合形式，通過復(fù)合合成，可以構(gòu)成各種不同高比強度的結(jié)構(gòu)材料，使材料的機械性能大大改變，如玻璃纖維增強塑料（GFRP）的單向強度值能和高合金的彈簧鋼相媲美。同時熱膨脹系數(shù)小，只為鋼的1/2，鋁的1/3。

2 汽車工程項目零部件塑料件的幾種主要成型方法

2.1 注射成型（IM）工藝

工藝過程為：加料→材料在注塑成型機的料筒內(nèi)加熱熔融至流動狀態(tài)→以高壓高速注射入閉合模具→冷卻→制件脫模，這五道工序可以利用時間繼電器實現(xiàn)完全自動或半自動操作，這種工藝是熱塑性塑料或流動性較大的熱固性塑料的主要成型方法。

2.2 反應(yīng)注射成型（RIM）

增強反應(yīng)注射成型（R-RIM）與結(jié)構(gòu)反射注射成型（S-RIM）工藝。這是在注射成型工藝中，將兩種以上的低分子量低粘廢液體在壓力下混合，同時注入密封的金屬模具內(nèi)，使它在里面反應(yīng)而獲得具有彈性或剛性的高分子成型件，由于原料的流動性能好。注射時所需壓力、溫度都不高，適用于具有典型化學(xué)反應(yīng)的聚氨脂類材料，一臺注射機可連接4～6臺合模機，合模壓力只是注射成型（IM）的1/10，設(shè)備、模具費便宜，還可以在生產(chǎn)線上涂裝。

關(guān)鍵技術(shù)是縮短成型周期，控制脫模時零件形狀變化。

2.3 擠出成型工藝

工藝過程：為粉狀、顆粒料加料→均勻塑化、過濾、熔融至流動狀態(tài)→從機頭口模高壓擠出→定型冷卻→牽引鑄割。這是制造各種塑料管材、棒材、板材、薄膜、絲、網(wǎng)、電線電纜和中空容器的普遍加工方法。

2.4 壓制成型（RIM）工藝

層壓成型和模壓成型共同組成了壓制成型工藝。模壓法工藝是將粉狀片狀材料放入模具型腔內(nèi)→閉膜加熱熔融熟化→冷卻開模→熱處理→除毛邊修整。這種方法具有耐熱性好，能在生產(chǎn)線上涂裝，材料便宜等優(yōu)點，用來制造車身外板件和空氣動力零件。北京現(xiàn)代轎車發(fā)動機罩就是SMC模壓成型的實例。關(guān)鍵技術(shù)是縮短成型時問，控制零部件表面縮孔、裂紋、氣泡、波紋等質(zhì)量缺陷。層壓法的工藝過程是片材料浸樹脂→一張一張層放于模具內(nèi)→合模加熱加壓→冷卻開模→修整。

2.5 吹塑成型工藝

工藝過程是：塑料材料→擠出或注射出適當大小的塑料型坯→置于成型膜腔內(nèi)由壓縮空氣中間吹脹緊貼模壁→冷卻開模，獲得中空制品，該方法用來制造中空、薄壁、形狀復(fù)雜整體成型的零件，典型件就是形狀自由度高的塑料然油箱。關(guān)鍵技術(shù)是確保控制件容量的成型收縮率，模具的冷卻能力和冷卻時間，保證壁厚均勻度。

2.6 真空成形工藝

工藝過程是塑料片、板材加熱→抽真空以大氣壓力或壓縮空氣將軟化片材壓入模具型腔內(nèi)→吸附于模型壁上冷卻成型→修整。

2.7 澆鑄成型工藝

工藝過程是樹脂加熱成液態(tài)→加入固化劑或催化劑和其他輔助材料→倒入模具→冷卻固化成堅硬的制品→修整。

3 結(jié)語

本文主要探討了汽車工程項目零部件塑料件的幾種主要成型方法，主要包括：注射成型（IM）工藝，反應(yīng)注射成型（RIM），擠出成型工藝，擠出成型工藝，壓制成型（RIM）工藝，吹塑成型工藝，真空成形工藝，澆鑄成型工藝。

參考文獻

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（作者單位：寧波匯馳汽車部件有限公司）