淺談汽車外飾零部件材料的選擇與應(yīng)用

王 靜

北京威卡威汽車零部件股份有限公司

淺談汽車外飾零部件材料的選擇與應(yīng)用

王 靜

北京威卡威汽車零部件股份有限公司

科學技術(shù)的發(fā)展，以及新材料的開發(fā)，給設(shè)計師們廣闊的想象空間，汽車裝飾形式也呈多樣化發(fā)展。現(xiàn)代汽車外飾中中應(yīng)用材料需要滿足文化的要求，和社會發(fā)展的需求，使其呈現(xiàn)多元化發(fā)展的狀態(tài)。材料的合理選擇就變得尤為重要。合理的選擇外飾材料不僅有助于增強汽車的安全性能，提高汽車的使用性能，同時可以降低成本，進一步滿足客戶需求。本文主要就汽車外飾件材料的類型選擇、加工工藝、應(yīng)用及發(fā)展趨勢等進行分析與論述。

汽車工業(yè)；零部件；材料應(yīng)用

近年來，隨著經(jīng)濟帶動汽車行業(yè)的發(fā)展，家用汽車、專用汽車、工程汽車等的應(yīng)用逐年呈現(xiàn)上升趨勢。汽車的外觀造型、安全性能、使用性能、輕量化、性價比等指標被廣泛關(guān)注。

1 保險杠材料

1.1 保險杠材料現(xiàn)狀

塑料由于質(zhì)輕、耐腐蝕、設(shè)計自由度大等特點在汽車制造中得到廣泛應(yīng)用。目前汽車工業(yè)發(fā)達的德國、美國、日本等國的汽車塑料用量已達到10%～15%，有的甚至達到20%以上。按照使用數(shù)量從大到小排列，德國是PVC、PU、PP，美國是PU、PP、PE，日本是PVC、PP、PU。我國汽車塑料的應(yīng)用還比較落后，單車平均用量基本與發(fā)達國家上世紀90年代水平相當，約為100～130kg/輛。我國汽車用塑料的品種按用量排列依次為PP、PVC、PU、不飽和樹脂、ABS、PF、PE、PA、PC和復(fù)合材料，其中主要以PP(聚丙烯Polypropylene)為主，約占所用塑料總質(zhì)量的28%，其中80%以上用于保險杠生產(chǎn)。這不僅因為PP成本低，更由于輕量化、可循環(huán)再用等獨特優(yōu)勢，使PP成為汽車保險杠材料的主流。

1.2 保險杠材料的特點

保險杠材料選擇的原則由于保險杠是重要的外觀零件，一般采用噴涂處理，長期受到風吹、日曬、雨淋。在碰撞時，首當其沖，工況惡劣，所以其材料有以下要求：

1)良好的抗沖擊性能。碰撞時有良好的彈性，為乘客提供保護。

2)良好的耐候性。防止在高溫暴曬下變形、老化等。

3)良好的油漆附著能力。保證油漆不脫落、變色。

4)良好的流動性。滿足注塑加工工藝的要求。

5)良好的加工性能。便于注塑模具設(shè)計。

6)價格相對低廉。保險杠材料用量大，可以有效降低使用成本。

1.3 保險杠常用材料的性能

根據(jù)以上材料的選擇原則，PP類材料無疑成為性價比最優(yōu)的選擇，聚丙烯PP是由丙烯聚合而成的非極性結(jié)晶型塑料。2010年，我國汽車PP消費量超過50萬噸，聚丙烯的形式主要有無規(guī)、間規(guī)、等規(guī)和立體嵌段四種。大多數(shù)工業(yè)聚丙烯為等規(guī)物，其分子鏈上所有的甲基皆位于分子鏈一側(cè)，一般聚丙烯的等規(guī)度為90%～95%，具有高度的結(jié)晶性，屬于結(jié)晶型塑料。PP材料無毒、無味，密度小，電絕緣性能良好，力學性能好，有良好的延伸性和抗彎曲疲勞性能，對酸堿的耐受效果好，但純PP材料的耐低溫沖擊性能較差，不耐磨，易老化，所以不直接用來制造汽車保險杠。實際汽車保險杠制作中，多采用聚丙烯復(fù)合材料，即以PP為主材，并加入一定比例的橡膠或彈性體材料、無機填料、色母粒、助劑等經(jīng)過混煉加工而成。

2 汽車車燈材料的選擇

2.1 燈材料選擇原則

燈材料有以下要求：

1)良好的耐沖擊性能：能夠承受行駛中跳起碎石的沖擊；

2)良好的透光性：起到照明的作用；

3)良好的耐候性：防止在風吹、日曬、雨淋等惡劣環(huán)境下變形、老化等；

4)良好的穩(wěn)定性：在長期的燈光炙烤下不能變形；

5)良好的流動性：滿足注塑加工工藝的要求；

6)良好的加工性能：便于注塑模具設(shè)計。

2.2 常用燈材料的性能

1)車燈玻璃。模具工作過程為預(yù)熱—高溫壓制—冷卻—取出玻璃成品—再預(yù)熱。玻璃料滴溫度為1000～1200℃。大多采用組合模具，要求互換性高、壓力大。燈片配光花紋部分處于模具的底部，工作狀況復(fù)雜。工作時模具垂直和水平截面各部位的溫度和應(yīng)力分布各不相同，同一部位在各瞬態(tài)的溫度和應(yīng)力也不相同，因此模具的失效形式不但包括裂紋、磨損、斷裂，還有成形、表觀、內(nèi)部質(zhì)量、形狀和尺寸等方面。根據(jù)使用特點，模具材料既要求有良好的綜合機械性能，又能保證在使用時物理性能穩(wěn)定、均勻一致，參考國外的材料性能和使用具體情況，由于在使用過程中模具與產(chǎn)品接觸的工作表面不允許有缺陷，氣孔≤0.05mm，毛坯的加工和機械加工過程復(fù)雜，加工費用高，因此對毛坯的缺陷及廢品率提出了嚴格的要求，工作表面要求不進行鍍層處理，要求材料有較高的抗氧化能力和拋光性能。為便于機加工和使用過程中再修復(fù)，車燈玻璃模具材料確定為預(yù)硬型耐熱耐腐蝕模具鋼。

2)燈具材料。生產(chǎn)燈具材料的廠家很多，種類也很多，主要有臺灣奇美PC系列耐候性PC材料、CM系列亞克力板、三菱VH系列PMMA材料、拜耳生產(chǎn)的Al系列PC材料、錦湖日麗生產(chǎn)的散光系列PC材料、普利特生產(chǎn)的PC系列材料。

3 其他材料的運用

在未來開發(fā)節(jié)能、環(huán)保的新車，快速改型換代，小批量投產(chǎn)方面，它將發(fā)揮重要作用。據(jù)統(tǒng)計，上世紀90年代歐洲、美國每輛汽車上應(yīng)用的環(huán)玻璃鋼復(fù)合材料達到60～80kg，其基料基本是環(huán)氧樹脂，而目前我國國內(nèi)每輛汽車上應(yīng)用的玻璃鋼復(fù)合材料平均還不到10kg。汽車零部件正向著模塊化設(shè)計方向發(fā)展。零部件模塊化可以大大減少零部件組裝量，有利于增強汽車輪廓的流線性。而玻璃鋼復(fù)合材料無疑為汽車輕量化和模塊化提供了前提條件，并逐步向結(jié)構(gòu)復(fù)雜且大型部件方向拓展，促使汽車零部件開發(fā)和生產(chǎn)成本的進一步降低。

綜上所述，各種車輛的外飾應(yīng)用不僅可以修飾車身，彰顯汽車的個性，并且對提高汽車行駛穩(wěn)定性、安全性能都有很大作用。文章選用了幾項關(guān)鍵內(nèi)容進行了闡述，希望能夠?qū)ζ囃怙椓悴考牧系陌l(fā)展有所幫助。

[1] 李光瀛. 汽車構(gòu)件與零部件新材料及其熱處理新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 金屬熱處理,2010,12：1-13.

[2] 劉道春. 汽車零部件的粉末材料技術(shù)及其發(fā)展[J]. 柴油機設(shè)計與制造,2011,01：6-12.