工程塑料在汽車零部件上的應用

鐘展

摘 要：本文論述汽車塑料零部件項目工程的分類、特性及其應用。分析了開發中的選材、制造、回收等因素。先介紹了工程塑料類汽車零部件應用，并且重點論述了工程塑料的成型工藝。

關鍵詞：汽車；塑料零部件

隨著人們生活水平的不斷提升，對于汽車的需求越來越明顯，所以汽車的普及率比較高，汽車的舒適化、輕量化、低成本化成為當今汽車工業發展的主要目標，將塑料代替金屬用于汽車制造是汽車工業實現以上目標的一個重要手段，因為與金屬相比，塑料具有重量輕、耐腐蝕、隔熱、設計靈活、易加工等優點。汽車制造業中越來越多的金屬部件被塑料取代，車用塑料的使用已成為衡量汽車工業發展水平的標志之一。

1 工程塑料的特性及在汽車上的應用

塑料的主要特性包括外裝件、受力件以及運動構件。經過幾十年開發使它所具有的獨特優點日益被大規模生產的汽車行業所認識，并慎重應用于汽車內飾件。

1.1 質輕

汽車零件的塑料部件采用的塑料要求密度一般為0.9～2.3g/cm3，約為鋁的1/2，鋼的1/6，因此對要求全面減輕自重的機械裝置有特殊重要意義。例如：德國寶馬汽車采用碳纖維增強樹脂制造的發動機增壓器葉輪，比鋁合金還輕40%，從而減小了慣性力矩，對發動機特性和加速敏感性的提高極為有利。

1.2 耐磨耐蝕

在現實開發過程中，對于多數的塑料引起的機械損耗系數（tag）約為0.1，摩擦系數比較低，可以作減摩零部件的材料。例如：載重卡車半軸齒輪墊片，采用塑料片行駛11萬km磨損0.03mm，而銅片則行駛3萬km，磨損為0.11mm。玻璃纖維增強復合材料離合器片，重量比石棉片輕10%，使用壽命可增加一倍，且無污染，目前工程塑料正在此類零部件中大量開發一角。工程塑料還具有對酸、堿等化學物品良好的抵抗能力，例如：聚四氟乙烯（PTFE），在黃金也能溶解的“王水”（濃硝酸濃鹽酸配制）中煮沸，也不受影響.這種特性就可以用來制造耐蝕零件。

1.3 強度高

汽車配件中采用的塑料制成的零部件的主要性能，由組件的構成材料以及結構構成決定，纖維取向及與基料的結合形式，通過復合合成，可以構成各種不同高比強度的結構材料，使材料的機械性能大大改變，如玻璃纖維增強塑料（GFRP）的單向強度值能和高合金的彈簧鋼相媲美。同時熱膨脹系數小，只為鋼的1/2，鋁的1/3。

2 汽車工程項目零部件塑料件的幾種主要成型方法

2.1 注射成型（IM）工藝

工藝過程為：加料→材料在注塑成型機的料筒內加熱熔融至流動狀態→以高壓高速注射入閉合模具→冷卻→制件脫模，這五道工序可以利用時間繼電器實現完全自動或半自動操作，這種工藝是熱塑性塑料或流動性較大的熱固性塑料的主要成型方法。

2.2 反應注射成型（RIM）

增強反應注射成型（R-RIM）與結構反射注射成型（S-RIM）工藝。這是在注射成型工藝中，將兩種以上的低分子量低粘廢液體在壓力下混合，同時注入密封的金屬模具內，使它在里面反應而獲得具有彈性或剛性的高分子成型件，由于原料的流動性能好。注射時所需壓力、溫度都不高，適用于具有典型化學反應的聚氨脂類材料，一臺注射機可連接4～6臺合模機，合模壓力只是注射成型（IM）的1/10，設備、模具費便宜，還可以在生產線上涂裝。

關鍵技術是縮短成型周期，控制脫模時零件形狀變化。

2.3 擠出成型工藝

工藝過程：為粉狀、顆粒料加料→均勻塑化、過濾、熔融至流動狀態→從機頭口模高壓擠出→定型冷卻→牽引鑄割。這是制造各種塑料管材、棒材、板材、薄膜、絲、網、電線電纜和中空容器的普遍加工方法。

2.4 壓制成型（RIM）工藝

層壓成型和模壓成型共同組成了壓制成型工藝。模壓法工藝是將粉狀片狀材料放入模具型腔內→閉膜加熱熔融熟化→冷卻開模→熱處理→除毛邊修整。這種方法具有耐熱性好，能在生產線上涂裝，材料便宜等優點，用來制造車身外板件和空氣動力零件。北京現代轎車發動機罩就是SMC模壓成型的實例。關鍵技術是縮短成型時問，控制零部件表面縮孔、裂紋、氣泡、波紋等質量缺陷。層壓法的工藝過程是片材料浸樹脂→一張一張層放于模具內→合模加熱加壓→冷卻開模→修整。

2.5 吹塑成型工藝

工藝過程是：塑料材料→擠出或注射出適當大小的塑料型坯→置于成型膜腔內由壓縮空氣中間吹脹緊貼模壁→冷卻開模，獲得中空制品，該方法用來制造中空、薄壁、形狀復雜整體成型的零件，典型件就是形狀自由度高的塑料然油箱。關鍵技術是確保控制件容量的成型收縮率，模具的冷卻能力和冷卻時間，保證壁厚均勻度。

2.6 真空成形工藝

工藝過程是塑料片、板材加熱→抽真空以大氣壓力或壓縮空氣將軟化片材壓入模具型腔內→吸附于模型壁上冷卻成型→修整。

2.7 澆鑄成型工藝

工藝過程是樹脂加熱成液態→加入固化劑或催化劑和其他輔助材料→倒入模具→冷卻固化成堅硬的制品→修整。

3 結語

本文主要探討了汽車工程項目零部件塑料件的幾種主要成型方法，主要包括：注射成型（IM）工藝，反應注射成型（RIM），擠出成型工藝，擠出成型工藝，壓制成型（RIM）工藝，吹塑成型工藝，真空成形工藝，澆鑄成型工藝。

參考文獻

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[2]肖斌.我國汽車零部件行業發展模式現狀與方向[J].科技創業月刊，2005，18（5）：63-64.

（作者單位：寧波匯馳汽車部件有限公司）