玻纖復合材料汽車(chē)應用實(shí)例
汽車(chē)上使用的非金屬材料包括塑料、橡膠、粘接密封膠、摩擦材料、織物、玻璃等各種材料，涉及石化、輕工、紡織、建材等相關(guān)工業(yè)部門(mén)，因此非金屬材料在汽車(chē)上應用的如何，反映了一個(gè)國家經(jīng)濟和技術(shù)綜合實(shí)力，同時(shí)也包含了一大批與之相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)開(kāi)發(fā)及應用能力。目前汽車(chē)上應用的玻璃纖維增強復合材料包括：玻璃纖維增強熱塑性材料(GFRTP)、玻璃纖維氈增強熱塑性材料(GMT)、片狀模塑料(SMC)、樹(shù)脂傳遞模塑材料(RTM)以及手糊FRP制品。汽車(chē)上使用的玻纖增強塑料主要有：玻纖增強PP、玻纖增強PA66或PA6以及少量PBT、PPO材料。增強PP主要用于制作發(fā)動(dòng)機冷卻風(fēng)扇葉片、正時(shí)齒帶上下罩蓋等制品，但有些制品存在外觀(guān)質(zhì)量不好．翹曲等缺欠，因此非功能件逐漸被滑石粉等無(wú)機填料添充PP所替代。
增強PA材料在乘用車(chē)、商用車(chē)上都已采用，一般都是用于制作一些小的功能件，例如：鎖體防護罩、保險楔塊、嵌裝螺母、油門(mén)踏板、換擋上下護架一防護罩、開(kāi)啟手柄等，如果零件生產(chǎn)廠(chǎng)家所選材料質(zhì)量不穩定、生產(chǎn)工藝采用不當或材料烘干不好，就會(huì )出現制品薄弱部位斷裂現象。塑料進(jìn)氣歧管是近幾年發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，與鋁合金鑄造的進(jìn)氣歧管相比，具有重量輕、內表面光滑、減震隔熱等優(yōu)點(diǎn)，因此在國外汽車(chē)上得到廣泛應用，它所用的材料全都是玻纖增強PA66或PA6，主要采用熔芯法或振動(dòng)摩擦焊法，目前國內有關(guān)單位已經(jīng)開(kāi)展此方面研究并取得階段性成果。
人們的觀(guān)念中，熱固性復合材料是不可回收利用的，在今天環(huán)保已經(jīng)被提上議事日程，這不得不考慮SMC使用的前景問(wèn)題。據資料報道，無(wú)論是涂漆或粘結過(guò)的SMC都可回收利用，使用部分回收的SMC制作的零件基本不影響其性能。不久的將來(lái)，利用回收的SMC制成的保險杠將用在重型商用車(chē)上，同時(shí)發(fā)動(dòng)機罩、活動(dòng)式車(chē)頂內襯、側板、格柵板以及車(chē)身外板等也可利用回收的SMC來(lái)制作。SMC的回收利用對我們國內材料同業(yè)來(lái)說(shuō)是較新的一項工作，而這是一種重要的需求。
國外SMC趨向環(huán)保及輕量化
隨著(zhù)汽車(chē)對輕量化及環(huán)保的要求，國外汽車(chē)工業(yè)越來(lái)越傾向于使用GMT材料以滿(mǎn)足結構部件的需要，這主要是因為GMT材料具有韌性好、成型周期短、生產(chǎn)效率高、加工成本低、不污染環(huán)境等一系列優(yōu)點(diǎn)，被視為21世紀材料之一，主要用于生產(chǎn)乘用車(chē)多功能支架、儀表板托架、座椅骨架、發(fā)動(dòng)機護板、蓄電池托架等。片狀模塑料（SMC)是重要的玻纖增強熱固性塑料，由于它的各項性能優(yōu)異、可大規模生產(chǎn)和可達到A級表面等優(yōu)勢，已大量應用于汽車(chē)上。
目前國外SMC材料在汽車(chē)上應用品種又有了新的進(jìn)展，現在，SMC在汽車(chē)上的應用最最大的是車(chē)身板，占SMC用最的70％，增長(cháng)最快的是結構件和傳動(dòng)器零件，在今后5年內，SMC在汽車(chē)上的用量將繼續增加22％一71％，而在其他行業(yè)的增長(cháng)為13％～35％。國外高含量的玻璃纖維增強的片狀模塑料越來(lái)越多地被應用在汽車(chē)結構部件上，在福特1995年兩種車(chē)型(Ex—plorer和Ranger)上首次展示它在結構件上的應用，由于它具有多種功能，被廣泛認為在結構設計方面很有優(yōu)勢，因此推廣應用在汽車(chē)儀表板、轉向機、散熱器系統及電子裝置系統。
美國B(niǎo)udd公司模塑的上支架和下支架是利用含40％玻璃纖維的不飽和聚酯復合材料，兩片式前端結構型汽車(chē)滿(mǎn)足用戶(hù)所需，前端架駕駛室向前，上支架固定在前端頂蓬和前端車(chē)身結構上，而下支架配合冷卻系統。這兩個(gè)支架相互聯(lián)結并配合車(chē)蓬及車(chē)身結構與前端穩固。低密度SMC材料的比重為1.3，在實(shí)際應用和測試中顯示，比標準的SMC的重量輕30％，標準SMC的比重為1.9。使用這種低密度SMC與用鋼制作的同類(lèi)部件相比可減輕重量大約45％。美國通用汽車(chē)公司的所有克爾維特99型車(chē)的內板和新型車(chē)頂內飾都使用低密度SMC。另外，還有車(chē)門(mén)、發(fā)動(dòng)機罩、行李箱蓋等。美國DodgeVipex車(chē)在發(fā)動(dòng)機罩也使用了這種低密度SMC，汽車(chē)99型有1／2使用這種材料制作發(fā)動(dòng)機罩，低密度SMC發(fā)動(dòng)機罩比鋼件減輕重量達35％。其他應用SMC在汽車(chē)上的應用除上述幾種新的用途外，還用于生產(chǎn)其他一些零件，如：駕駛室門(mén)、充氣車(chē)頂、保險杠骨架、貨倉門(mén)、遮陽(yáng)板、A和D立柱、車(chē)身板、車(chē)頂排水管、車(chē)棚側橫條、貨車(chē)車(chē)箱等。其中用量最大的是用于車(chē)身外板上。
國內SMC材料市場(chǎng)有待挖掘
國內應用概況隨著(zhù)國內乘用車(chē)生產(chǎn)技術(shù)的引進(jìn)，首先在乘用車(chē)上采用，主要用于備胎倉和保險杠骨架等，目前還應用在商用車(chē)上，如挺桿室蓋板、膨脹水箱、線(xiàn)速夾、大小隔板、進(jìn)氣罩總成等。較國外的應用覆蓋范圍還有一定差距，可見(jiàn)SMC材料國內市場(chǎng)有待進(jìn)一步挖掘。
未來(lái)汽車(chē)用復合材料向高性能發(fā)展
未來(lái)的汽車(chē)與現在的汽車(chē)在很多方面不會(huì )有太大的區別，但設計思想會(huì )有很大不同。當今社會(huì )，人們目光的角度已逐漸轉到人與自然的關(guān)系問(wèn)題上，環(huán)境與能源問(wèn)題成為世界上每個(gè)國家能否生存和發(fā)展的關(guān)鍵。2l世紀的高性能復合材料技術(shù)是賦予復合材料自修復性、自分解性、自診斷性、自制功能等為一體的智能化材料。以開(kāi)發(fā)高剛度、高強度、高濕熱環(huán)境下使用的復合材料為重點(diǎn)，構筑材料、成型加工、設計、檢查一體化的材料系統。隨著(zhù)人們環(huán)保意識的不斷提高以及各國環(huán)保法規的相繼出臺，綠色汽車(chē)已經(jīng)成為未來(lái)汽車(chē)發(fā)展的必然趨勢，因而如何使汽車(chē)滿(mǎn)足環(huán)境保護的要求，便提到了汽車(chē)廠(chǎng)商們的議事日程。而SMC復合材料作為未來(lái)汽車(chē)材料發(fā)展的主流，必將在其中扮演非常重要的角色。汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展日新月異，復合材料的研究也是一日千里，各種新型的車(chē)型，新式的材料不斷地涌現?？梢灶A測在不久的將來(lái)，更高性能的復合材料將重大范圍地應用在汽車(chē)領(lǐng)域中。
