2024年07月20日 星期六

潛力巨大 塑膠走進汽車輕量化領域

發佈時間:2014-11-26 08:44:45  來源:蓋世汽車網  作者:佚名  責任編輯:王凡

  汽車為什麼要輕量化?理由很簡單,做起來卻不易。隨著節能環保法規收緊,以及消費者對汽車油耗日益敏感,汽車輕量化已經成為了解決這些問題的最主要手段。經計算,整車每減重100kg相當於百公里油耗較少0.35l,相當於每公里CO2排放量減少9g。實現輕量化的方法有多種,除了改進生産工藝、優化車身結構外,新材料的應用成為了最主流的輕量化方案。

  所謂輕量化是建立在不犧牲汽車安全性能的前提下存在的,我們聽説過高強鋼、超高強鋼等傳統輕量化材料,也聽説過鎂鋁合金、碳纖維等更高端的材料。然而受制于高昂的成本,目前除了寶馬之外尚未看到哪家車企在量産車上採用碳纖維。一邊是成本、一邊是安全,車企在這種“兩難”境地下開闢出了一條新的道路——採用塑膠件。安全對汽車來説固然很重要,然而,鋼/鋁材外飾件有一個最大缺陷,就是零件材料的厚度無法改變。汽車每個部位的安全標準是不同的,鋼/鋁材的這種特性會造成部分區域的過度設計,無謂地增加了造車成本。此外,考慮到汽車一旦與行人發生碰撞,行人與車身的接觸部位其實更需要採用較軟、有彈性的材質,這就給了塑膠件很大的發揮空間。

  塑膠雖然密度小,本身強度也不高,但是塑膠製品的優勢在於彈性高。在受到衝擊時,塑膠製品會發生彈性變形,能夠吸收大量的衝擊能量。現在汽車的內飾件基本都是選用塑膠就是為了增強緩衝作用保護駕駛艙的乘員。彈性高的另外一個好處是可以吸收和降低車輛的振動,也能夠提高舒適性。另外,塑膠的耐腐蝕性也要遠遠大於鋼材,即便表層漆面受損,也不會出現腐蝕現象。

  而塑膠之所以受到如此青睞的最重要的原因,就是可塑性強。塑膠能夠與其他材料形成複合材料,並且可以根據組成成分不同添加不同的填料和增塑劑等成分來改變材料的部分性能,比如強度和耐熱性等,以適應車身不同部件的不同要求。

  作為汽車的發明者,賓士在車身輕量化領域肩負著更重的責任和使命。2012年,賓士發佈了一款名為F125的氫動力概念跑車。該車主要由碳纖維、鋁合金以及塑膠聯合打造而成,在保證車身剛性的同時將車身輕量化做到了極致。另外,凱迪拉克和福特也是汽車輕量化的傑出代表,凱迪拉克在發動機罩上已經使用了纖維增強塑膠,而福特則正在研究如何降低生産碳纖維部件的成本。同年的北京車展上,長城展出的哈弗E概念車的7個車窗組件,均採用德國一家材料科技公司的模克隆聚碳酸酯,並配有大尺寸全景天窗。這是我國本土汽車製造商首次如此大範圍應用聚碳酸酯車窗。

  近日,筆者試駕了國産2015款沃爾沃XC60,新車的尾門採用了“以塑代鋼”技術,供應商是延鋒彼歐汽車外飾系統有限公司。據了解,延鋒彼歐從1995年至今,分別為上海大眾、上海通用、長安福特、北京賓士戴姆勒克萊斯勒、上海汽車、長安馬自達、長安鈴木、東風神龍、廣汽汽車、一汽大眾、華晨寶馬等主機廠主要車型提供保險杠等外飾産品和解決方案。最新應用該公司塑膠尾門方案的品牌還包括沃爾沃(XC60)、奇瑞捷豹路虎、長安標致雪鐵龍(DS6)、上汽榮威(e50)、東風神龍、東風雷諾等。

  目前,塑膠尾門大致有兩種方案,一種是全熱固性材料方案,另一種是延鋒彼歐獨創的higate(Hybrid Tailgate)方案。前者早在上世紀90年代就已出現,沃爾沃的多款車型都應用了此類塑膠尾門,它是第一代塑膠尾門的概念,內板和外板都是熱固性的SMC材料。後者目前在標致雪鐵龍、捷豹路虎、沃爾沃的多款車型上都已應用,它是第二代塑膠尾門概念,其內板還是SMC材料,外板採用的則是熱塑性塑膠,包括PP、PC/ABS等。

  Higate方案尾門採用先噴塗後粘接的方式進行生産,由於外板採用注塑成型後噴塗,油漆表面品質好于全熱固性材料方案。熱塑性材料的低模量使此類塑膠尾門在低速碰撞之後有自動復原的功能,降低了維修概率和成本,外板的注塑成型使整車的造型自由度大幅提升。此外,選用低膨脹系數的材料有助於整體尾門尺寸的控制。塑膠尾門相比鈑金件減重幅度達到25-35%。據悉,根據車型級別的不同(大、中、小型SUV或兩廂車),延鋒彼歐將針對性地採取不同的塑膠尾門方案來滿足不同的需求。

  汽車輕量化是一個永遠不會過時的話題,時代在進步,技術在更疊,總有新的技術登上舞臺,也會有老舊技術被淘汰。而目前看來,塑膠將會是當前最具潛力的輕量化材料。

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