淺談工程塑料在汽車(chē)輕量化中的應(yīng)用進(jìn)展

安俊誠(chéng)

摘 要：隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)的汽車(chē)產(chǎn)量穩(wěn)步增長(zhǎng)，汽車(chē)消費(fèi)規(guī)模日趨龐大。據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，2008年我國(guó)產(chǎn)量達(dá)到934.51萬(wàn)輛，汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)到938.05萬(wàn)輛。雖然目前全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)對(duì)各國(guó)的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了嚴(yán)重影響，但國(guó)內(nèi)汽車(chē)廠家積極應(yīng)對(duì)，加上政府政策的支持，近兩月來(lái)中國(guó)的汽車(chē)銷(xiāo)量開(kāi)始回升，從整體趨勢(shì)上看，我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)仍將保持一個(gè)持續(xù)高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：工程塑料;輕量化;汽車(chē)

在汽車(chē)及相關(guān)行業(yè)的進(jìn)步帶來(lái)巨大機(jī)遇的同時(shí)，汽車(chē)工業(yè)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。汽車(chē)及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展對(duì)社會(huì)能源供給、環(huán)境保護(hù)等方面的影響日益明顯，因此要承受的節(jié)能減排的壓力也日趨增大。汽車(chē)結(jié)構(gòu)的輕量化和輕量化材料的使用等汽車(chē)輕量化技術(shù)，可以有目的地減輕汽車(chē)自身的重量，又能保證汽車(chē)行駛的安全性、耐撞性、抗振性及舒適性，同時(shí)滿足汽車(chē)本身的經(jīng)濟(jì)性要求。

工程塑料是電子信息、交通運(yùn)輸、航空航天、機(jī)械制造業(yè)的上游產(chǎn)業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著重要的地位，其發(fā)展不僅對(duì)國(guó)家支柱產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)起著支撐的作用，同時(shí)也推進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整。近年來(lái)，隨著我國(guó)制造業(yè)的迅速發(fā)展，工程塑料的應(yīng)用領(lǐng)域日趨廣泛，用量從2000年的39.4 萬(wàn)t 上升到2007 年的182 萬(wàn)t ，其中汽車(chē)行業(yè)2007年消費(fèi)的工程塑料占國(guó)內(nèi)工程塑料市場(chǎng)消耗比例的11.89% 。工程塑料，尤其是高性能工程塑料，因其具有良好的機(jī)械性能、綜合力學(xué)性能，而且耐熱性、耐酸、壽命長(zhǎng)、可靠性好等特點(diǎn)而越來(lái)越廣泛地用于汽車(chē)工業(yè)，其前景非常好，例如發(fā)動(dòng)機(jī)上的一些零部件如調(diào)速閥、機(jī)動(dòng)盤(pán)、氣流盤(pán)、水泵、輸油管、皮帶輪罩、冷卻風(fēng)扇、油門(mén)踏板等已開(kāi)始使用PA 、PPS 、PBT 等注塑或吹塑成型。

隨著汽車(chē)輕量化應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)步，工程塑料在汽車(chē)各部件上的應(yīng)用將更為廣泛。下面通過(guò)汽車(chē)所用塑料的四個(gè)方面為例分析工程塑料在汽車(chē)輕量化發(fā)展上的重要作用。

1 工程塑料在汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)中的應(yīng)用

早已作為汽車(chē)內(nèi)飾件優(yōu)先選用材料并不斷擴(kuò)大應(yīng)用作汽車(chē)外飾件材料，現(xiàn)在又開(kāi)始令人矚目的應(yīng)用于制造汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)的功能部件，將來(lái)可能取代金屬制造汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的幾乎每一種零件。現(xiàn)在，轎車(chē)、箱式汽車(chē)（面包車(chē)）、小卡車(chē)上使用的塑料，大約25%用于發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)，除了很久已經(jīng)改用塑料制造的翼子板內(nèi)襯和蓄電池殼體外，發(fā)動(dòng)機(jī)和燃油系統(tǒng)有越來(lái)越多的金屬件改用塑料制造。

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)罩下（即發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)）進(jìn)氣歧管是最有可能用工程塑料和熱固性塑料包括聚苯硫醚、尼龍、聚醚整體塑料（BMC）和酚醛塑料制造的部件。首先實(shí)行商業(yè)化生產(chǎn)的塑料進(jìn)氣歧管，是德國(guó)富呂登伯格公司用聚酯BMC 制造的歧管，其內(nèi)表面十分光滑，有助于空氣進(jìn)入，使得發(fā)動(dòng)機(jī)效率比用金屬歧管高15 %，歧管重量減輕1kg 。ICI 公司先進(jìn)材料部采用專(zhuān)用級(jí)尼龍66 ，用其制造的進(jìn)氣歧管早在1990 年使用與大批量生產(chǎn)的汽車(chē)上。通用電氣公司塑料部與CMI 國(guó)際公司聯(lián)合研制供通用汽車(chē)公司和克萊斯勒公司使用塑料進(jìn)氣歧管，采用玻璃增強(qiáng)的PPS 與尼龍和其他工程樹(shù)脂的合金。其他公司如拜耳公司赫斯特-塞拉尼斯公司、菲利浦公司的PPS ，巴斯夫公司和杜邦公司的高性能尼龍，也被機(jī)械制造廠家考慮用作制造進(jìn)氣歧管的材料。

2 工程塑料在汽車(chē)照明技術(shù)中的應(yīng)用

在車(chē)前大燈塑料應(yīng)用方面，考慮到大燈玻璃的透明性、耐熱性、耐沖擊性以及易于成型性，多數(shù)采用表面涂覆硬膜的PC ，從而進(jìn)一步提高了耐擦傷性和耐候性。德國(guó)拜耳公司和美國(guó)GE 塑料公司合資的Exatec 公司推出了具有杰出的耐候性和耐磨性的聚碳酸酯（PC）汽車(chē)窗系統(tǒng)Ex atec500 ，并已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。前大燈反射鏡殼一般用BMC（團(tuán)狀模塑料）、PPS 、PC 、PBT 等制成。

后排指示組合燈，其燈罩材料為PMM A，燈殼為填充PP ，他們之間用熱熔膠粘劑粘接。隨著振動(dòng)焊接技術(shù)的發(fā)展，燈殼材料開(kāi)始采用耐熱ABS。

世界領(lǐng)先的汽車(chē)車(chē)燈制造商法雷奧（Valeo）為該公司的自適應(yīng)前燈系統(tǒng)選擇了杜邦公司的Zy tel HTN PPA 塑料產(chǎn)品。這種車(chē)燈系統(tǒng)在大眾帕薩特和雪鐵龍C4 等眾多車(chē)型上均有所應(yīng)用。該系統(tǒng)可以給司機(jī)提供更為清晰的夜間視野，從而加強(qiáng)安全性。這種自適應(yīng)前燈系統(tǒng)可以根據(jù)車(chē)輛的行駛速度和轉(zhuǎn)彎角度自動(dòng)改變燈光的強(qiáng)度和方向，從而使司機(jī)在夜間可以更清楚地看到道路彎曲的地方，夜間照明燈光強(qiáng)度的增高大大減小了司機(jī)在道路彎曲處及十字路口的駕駛壓力和疲勞狀況，這樣就提高了司機(jī)在各種天氣和路況下駕駛的舒適性。法雷奧設(shè)計(jì)的氙氣前燈適合中、高檔的駕駛速度，在道路彎曲處它可以把司機(jī)的視野距離擴(kuò)大1 倍。杜邦公司在開(kāi)發(fā)熱塑性塑料方面走在世界的前列，它開(kāi)發(fā)的塑料可以用來(lái)代替金屬。隨著汽車(chē)制造商在追求更輕便的、燃油效率更高的汽車(chē)，杜邦的高強(qiáng)度、耐高溫的樹(shù)脂產(chǎn)品可以用來(lái)代替汽車(chē)上的金屬部件。用來(lái)代替法雷奧車(chē)燈系統(tǒng)中金屬部件的高強(qiáng)度、耐高溫的Zytel H TN PPA 產(chǎn)品就是一個(gè)很好的例子。

3 工程塑料在汽車(chē)中應(yīng)用前景展望

現(xiàn)代塑料技術(shù)的發(fā)展已使得塑料成為汽車(chē)的主要材料，工程塑料固有的特性賦予汽車(chē)輕量化、減低燃油消耗等益處，促進(jìn)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展。

根據(jù)愛(ài)爾蘭市場(chǎng)研究公司最新發(fā)布的報(bào)告稱(chēng)，過(guò)去10 年中國(guó)汽車(chē)塑料需求呈較快速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)未來(lái)5 年，中國(guó)汽車(chē)塑料生產(chǎn)和需求還將保持較高增幅繼續(xù)增長(zhǎng)。中國(guó)汽車(chē)工業(yè)飛速壯大也激活了汽車(chē)塑料的需求不斷增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2009 年國(guó)內(nèi)產(chǎn)量將達(dá)到504430t ，平均年增幅為18.1 % 。由于國(guó)內(nèi)產(chǎn)量仍然不能滿足需求的快速增加，今后幾年中國(guó)還將進(jìn)口大量的汽車(chē)塑料，2004 年中國(guó)汽車(chē)塑料進(jìn)口量為482400t，預(yù)計(jì)2009 年進(jìn)口量將達(dá)到951260t 。工程塑料及其合金等材料在我國(guó)汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用前景將更為廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1]包海濤.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在汽車(chē)造型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].北京汽車(chē)，2009（06）.