滾塑燃油箱在商用車的應用研究

孟擁軍，宋博，史永剛，郭斌

（陜汽集團陜西華臻車輛部件有限公司，陜西 西安 710200）

前言

隨著汽車工業的快速發展和汽車環保要求的不斷提升，燃油箱作為汽車部件中重要的安全檢查和法規件，對其進行結構優化和性能提升成為汽車制造商主要研究和解決的問題。

1 滾塑燃油箱發展趨勢及特點

1.1 燃油箱現狀

目前前大多數燃油箱主要以鋁合金為主，如3303、5052，其特點是體積大，成型容易，耐腐蝕，模具成本相對較低，主流配置仍然使用這種大容量、剛度和強度較好的金屬油箱。但是在受到撞擊時，容易發生斷裂、漏油，意外失火的可能性大大增加，引發二次傷害；油箱焊接成型的，焊接縫較多，在受到撞擊時容易發生斷裂，同時油箱在使用的過程中，由于腐蝕、氧化等問題造成的油箱滲漏問題較多。

由于在整車布置時各種異形的空間對于金屬制造的油箱在成本和可加工性方面，產生了難以逾越的屏障。整車份量重，整車能耗高，承受高溫灼烤能力較差，容易發生損壞、漏油、爆炸。這些特點都使得鋁合金油箱的普及和發展受到一定的限制。

相比之下，塑料油箱以其更好的安全性、更強的耐腐蝕性和使用壽命長等優點脫穎而出，汽油化學分子結構與 PE類似，根據相似相容原理，采用普通聚乙烯容量儲存這類溶劑時，其有效成分會濕潤 PE油箱表面，逐漸擴散到容器內部并滲透到外界而氣化損失掉，這也就是PE燃油箱的缺點，即其對燃油有效成分的阻滲性能低。

因此，塑料燃油箱應采用高阻隔性樹脂。本文就塑料油箱的發展、設計特點、工藝改善、生產方法及應用展望做一下介紹。

1.2 滾塑燃油箱特點

目前滾塑油箱采用低密度聚乙烯（PE）作為原材料，由于 PE的熱塑性顯著，所以燃油的成型工藝有吹塑成型、滾塑成型、注射成型、真空吸塑成型等多種形式[1.2]；滾塑成型由于其制品壁厚均勻、易于在內部安裝金屬類緊固件、模具簡單等特點成為主流的成型形式。

制品成型后，由于其材料本身特點，可以根據要求成型不規則形狀的制品，同時相比鋁合金油箱具有耐沖擊、抗變形、輕量化等特點。

同時具有成型簡單、效率高、密封性好等性能特點。

2 滾塑油箱的設計及工藝特點

2.1 設計特點

與傳統鋁合金產品相比，滾塑燃油箱有足夠的空間為燃油供給系統提供相應的工作介質，但是由于整車布局和安裝空間的限制，滾塑油箱外形多以異形曲面為主，最大限度利用有限空間。在利用空間充足時，在設計時也應充分考慮整車的布局和整車貼合部位的要求。同時應主要急劇尺寸變化和短距離內有較大改變下，盡可能增加其變形過渡量，以減緩形變。

在車輛運動同方向，應考慮內部工作介質對油箱壁的沖擊力，必要情況下設計緩沖板或者或者防浪板，以減少車輛在急速加速、減速情況下工作介質對油箱的沖擊。

在傳感器和加注口設計，傳感器浮子距離油箱底部不小于4mm，距離頂部大于等于10mm，同時注意傳感器浮子與相鄰的部件距離大于 25mm，防止在運動的過程中導致浮子卡滯，造成儀表油量顯示失真。

圖1 油箱結構

油箱本體各個面上都設有加強筋結構，所述油箱本體設有專用箍帶槽，所設箍帶槽內部含有布孔的阻尼防撞擋板，所述的油箱本體為一體成型。滾塑前，在模具內箍帶槽部提前嵌入阻尼防撞擋板，滾塑燃油箱一體成型的，工藝簡單，加工方便。

阻尼防撞擋板選用不銹鋼材，不銹鋼具有耐腐蝕、強度高的特點，當箍帶作用于箱體箍帶槽時，內部阻尼防撞擋板起到支撐作用，從而達到避免箱體由于箍帶作用而變形的情況發生。

2.2 工藝成型特點

滾塑又稱旋轉成型、旋轉澆鑄成型。一種熱塑性塑料中空成型方法。即先將粉狀或糊狀物料注入模內，通過對模具的加熱和縱橫向的滾動旋轉，使物料借自身重力作用和離心力作用均勻地布滿模具內腔并且熔融，待冷卻后脫模而得中空制品。

滾塑適于成型各種復雜形狀的中空制件，滾塑成型過程中，物料是逐漸涂覆、沉積到模具的內表面上的，制品對于模具型腔上的花紋等精細結構有很強的復制能力。

塑制品的壁厚比較均勻且倒角處稍厚，故能充分發揮物料的效能，有利于節約原材料，并且提升產品性能。

滾塑模具成本低，同等規格大小的產品，滾塑模具的成本約是吹塑、注塑模具成本的1/3到1/4，適合成型大型塑料制品。滾塑可以安置各種鑲嵌件，形成全封閉產品。

3 滾塑油箱工藝介紹

滾塑成型工藝的方法是先將塑料加入模具中，然后模具沿兩垂直軸不斷旋轉并使之加熱，模內的塑料在重力和熱能的作用下，逐漸均勻地涂布、熔融粘附于模腔的整個表面上，成型為所需要的形狀，給冷卻定型而制得[4]。

滾塑油箱從內壁到外壁材料依次為：基層：PE(38%)、粘接層：改性PE(2%)、功能層：特種樹脂(3%)、粘接層：改性PE(2%)、回收料層：回收料(43%)、裝飾層PE(12%)。注：百分比為體積比值。

滾塑成型工藝中只要求機架的強度足以支承物料、模具及機架自身的重量，以防止物料泄漏的閉模力；并且物料在整個成型過程中，除自然重力的作用外，幾乎不受任何外力的作用，從而完全具備加工制造的方便，周期短，成本低的優勢[3.4]。

滾塑成型工藝中的產品極易變換顏色，而且可以實現中空無焊縫，這樣就提升了產品的密封性能和防滲漏性能，同時根據設計要求可以在模具表面設計花紋、圖案、字符等，滿足不同顧客對制品的不同需求。

滾塑制品的壁厚比較均勻且倒角處稍厚，在生產的過程中原材料利用率較高，原料浪費較少；同時，在滾塑成型過程中，沒有飛邊、澆注口、冒口等產品，有效降低了材料浪費，因此該工藝對于原材料的利用率較高。

4 結論

從金屬油箱到鋁合金油箱再到塑料油箱，燃油系統逐漸向輕量化、抗沖擊變形和緊湊型方向發展，其中燃油箱材料成為各個制造企業研究探索的主要方向。

隨著滾塑油箱技術的不斷提高和規模化推廣應用，滾塑燃油箱的要求和性能也面臨這進一步提升，滾塑燃油箱也面臨這更多機遇和挑戰。

[1] 臧群傳,黃玉強,劉春陽,等.汽車塑料油箱應用現狀與發展趨勢.中國塑料.1998.（5）:1-8.

[2] 顏發清.塑料燃油箱在汽車工業中的應用于發展趨勢[J].汽車研究與開放,材料與工業.1999年第5期.

[3] 彭少賢,陸昶.汽車用塑料油箱的阻隔技術[J].現代塑料加工應用.2000年12月.

[4] 陳昌杰,等.塑料滾塑與搪塑[M]北京:化學工業出版社.1997.6（4）：32-35.