滾塑燃油箱在商用車的應(yīng)用研究

孟擁軍，宋博，史永剛，郭斌

（陜汽集團(tuán)陜西華臻車輛部件有限公司，陜西 西安 710200）

前言

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展和汽車環(huán)保要求的不斷提升，燃油箱作為汽車部件中重要的安全檢查和法規(guī)件，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和性能提升成為汽車制造商主要研究和解決的問(wèn)題。

1 滾塑燃油箱發(fā)展趨勢(shì)及特點(diǎn)

1.1 燃油箱現(xiàn)狀

目前前大多數(shù)燃油箱主要以鋁合金為主，如3303、5052，其特點(diǎn)是體積大，成型容易，耐腐蝕，模具成本相對(duì)較低，主流配置仍然使用這種大容量、剛度和強(qiáng)度較好的金屬油箱。但是在受到撞擊時(shí)，容易發(fā)生斷裂、漏油，意外失火的可能性大大增加，引發(fā)二次傷害；油箱焊接成型的，焊接縫較多，在受到撞擊時(shí)容易發(fā)生斷裂，同時(shí)油箱在使用的過(guò)程中，由于腐蝕、氧化等問(wèn)題造成的油箱滲漏問(wèn)題較多。

由于在整車布置時(shí)各種異形的空間對(duì)于金屬制造的油箱在成本和可加工性方面，產(chǎn)生了難以逾越的屏障。整車份量重，整車能耗高，承受高溫灼烤能力較差，容易發(fā)生損壞、漏油、爆炸。這些特點(diǎn)都使得鋁合金油箱的普及和發(fā)展受到一定的限制。

相比之下，塑料油箱以其更好的安全性、更強(qiáng)的耐腐蝕性和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)脫穎而出，汽油化學(xué)分子結(jié)構(gòu)與 PE類似，根據(jù)相似相容原理，采用普通聚乙烯容量?jī)?chǔ)存這類溶劑時(shí)，其有效成分會(huì)濕潤(rùn) PE油箱表面，逐漸擴(kuò)散到容器內(nèi)部并滲透到外界而氣化損失掉，這也就是PE燃油箱的缺點(diǎn)，即其對(duì)燃油有效成分的阻滲性能低。

因此，塑料燃油箱應(yīng)采用高阻隔性樹(shù)脂。本文就塑料油箱的發(fā)展、設(shè)計(jì)特點(diǎn)、工藝改善、生產(chǎn)方法及應(yīng)用展望做一下介紹。

1.2 滾塑燃油箱特點(diǎn)

目前滾塑油箱采用低密度聚乙烯（PE）作為原材料，由于 PE的熱塑性顯著，所以燃油的成型工藝有吹塑成型、滾塑成型、注射成型、真空吸塑成型等多種形式[1.2]；滾塑成型由于其制品壁厚均勻、易于在內(nèi)部安裝金屬類緊固件、模具簡(jiǎn)單等特點(diǎn)成為主流的成型形式。

制品成型后，由于其材料本身特點(diǎn)，可以根據(jù)要求成型不規(guī)則形狀的制品，同時(shí)相比鋁合金油箱具有耐沖擊、抗變形、輕量化等特點(diǎn)。

同時(shí)具有成型簡(jiǎn)單、效率高、密封性好等性能特點(diǎn)。

2 滾塑油箱的設(shè)計(jì)及工藝特點(diǎn)

2.1 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

與傳統(tǒng)鋁合金產(chǎn)品相比，滾塑燃油箱有足夠的空間為燃油供給系統(tǒng)提供相應(yīng)的工作介質(zhì)，但是由于整車布局和安裝空間的限制，滾塑油箱外形多以異形曲面為主，最大限度利用有限空間。在利用空間充足時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)充分考慮整車的布局和整車貼合部位的要求。同時(shí)應(yīng)主要急劇尺寸變化和短距離內(nèi)有較大改變下，盡可能增加其變形過(guò)渡量，以減緩形變。

在車輛運(yùn)動(dòng)同方向，應(yīng)考慮內(nèi)部工作介質(zhì)對(duì)油箱壁的沖擊力，必要情況下設(shè)計(jì)緩沖板或者或者防浪板，以減少車輛在急速加速、減速情況下工作介質(zhì)對(duì)油箱的沖擊。

在傳感器和加注口設(shè)計(jì)，傳感器浮子距離油箱底部不小于4mm，距離頂部大于等于10mm，同時(shí)注意傳感器浮子與相鄰的部件距離大于 25mm，防止在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中導(dǎo)致浮子卡滯，造成儀表油量顯示失真。

圖1 油箱結(jié)構(gòu)

油箱本體各個(gè)面上都設(shè)有加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，所述油箱本體設(shè)有專用箍帶槽，所設(shè)箍帶槽內(nèi)部含有布孔的阻尼防撞擋板，所述的油箱本體為一體成型。滾塑前，在模具內(nèi)箍帶槽部提前嵌入阻尼防撞擋板，滾塑燃油箱一體成型的，工藝簡(jiǎn)單，加工方便。

阻尼防撞擋板選用不銹鋼材，不銹鋼具有耐腐蝕、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，當(dāng)箍帶作用于箱體箍帶槽時(shí)，內(nèi)部阻尼防撞擋板起到支撐作用，從而達(dá)到避免箱體由于箍帶作用而變形的情況發(fā)生。

2.2 工藝成型特點(diǎn)

滾塑又稱旋轉(zhuǎn)成型、旋轉(zhuǎn)澆鑄成型。一種熱塑性塑料中空成型方法。即先將粉狀或糊狀物料注入模內(nèi)，通過(guò)對(duì)模具的加熱和縱橫向的滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使物料借自身重力作用和離心力作用均勻地布滿模具內(nèi)腔并且熔融，待冷卻后脫模而得中空制品。

滾塑適于成型各種復(fù)雜形狀的中空制件，滾塑成型過(guò)程中，物料是逐漸涂覆、沉積到模具的內(nèi)表面上的，制品對(duì)于模具型腔上的花紋等精細(xì)結(jié)構(gòu)有很強(qiáng)的復(fù)制能力。

塑制品的壁厚比較均勻且倒角處稍厚，故能充分發(fā)揮物料的效能，有利于節(jié)約原材料，并且提升產(chǎn)品性能。

滾塑模具成本低，同等規(guī)格大小的產(chǎn)品，滾塑模具的成本約是吹塑、注塑模具成本的1/3到1/4，適合成型大型塑料制品。滾塑可以安置各種鑲嵌件，形成全封閉產(chǎn)品。

3 滾塑油箱工藝介紹

滾塑成型工藝的方法是先將塑料加入模具中，然后模具沿兩垂直軸不斷旋轉(zhuǎn)并使之加熱，模內(nèi)的塑料在重力和熱能的作用下，逐漸均勻地涂布、熔融粘附于模腔的整個(gè)表面上，成型為所需要的形狀，給冷卻定型而制得[4]。

滾塑油箱從內(nèi)壁到外壁材料依次為：基層：PE(38%)、粘接層：改性PE(2%)、功能層：特種樹(shù)脂(3%)、粘接層：改性PE(2%)、回收料層：回收料(43%)、裝飾層PE(12%)。注：百分比為體積比值。

滾塑成型工藝中只要求機(jī)架的強(qiáng)度足以支承物料、模具及機(jī)架自身的重量，以防止物料泄漏的閉模力；并且物料在整個(gè)成型過(guò)程中，除自然重力的作用外，幾乎不受任何外力的作用，從而完全具備加工制造的方便，周期短，成本低的優(yōu)勢(shì)[3.4]。

滾塑成型工藝中的產(chǎn)品極易變換顏色，而且可以實(shí)現(xiàn)中空無(wú)焊縫，這樣就提升了產(chǎn)品的密封性能和防滲漏性能，同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求可以在模具表面設(shè)計(jì)花紋、圖案、字符等，滿足不同顧客對(duì)制品的不同需求。

滾塑制品的壁厚比較均勻且倒角處稍厚，在生產(chǎn)的過(guò)程中原材料利用率較高，原料浪費(fèi)較少；同時(shí)，在滾塑成型過(guò)程中，沒(méi)有飛邊、澆注口、冒口等產(chǎn)品，有效降低了材料浪費(fèi)，因此該工藝對(duì)于原材料的利用率較高。

4 結(jié)論

從金屬油箱到鋁合金油箱再到塑料油箱，燃油系統(tǒng)逐漸向輕量化、抗沖擊變形和緊湊型方向發(fā)展，其中燃油箱材料成為各個(gè)制造企業(yè)研究探索的主要方向。

隨著滾塑油箱技術(shù)的不斷提高和規(guī)模化推廣應(yīng)用，滾塑燃油箱的要求和性能也面臨這進(jìn)一步提升，滾塑燃油箱也面臨這更多機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

[1] 臧群傳,黃玉強(qiáng),劉春陽(yáng),等.汽車塑料油箱應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì).中國(guó)塑料.1998.（5）:1-8.

[2] 顏發(fā)清.塑料燃油箱在汽車工業(yè)中的應(yīng)用于發(fā)展趨勢(shì)[J].汽車研究與開(kāi)放,材料與工業(yè).1999年第5期.

[3] 彭少賢,陸昶.汽車用塑料油箱的阻隔技術(shù)[J].現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用.2000年12月.

[4] 陳昌杰,等.塑料滾塑與搪塑[M]北京:化學(xué)工業(yè)出版社.1997.6（4）：32-35.