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汽車(chē)行業(yè)實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的排放法規(guī)并不容易,顯然需要更輕量的解決方案,這是塑料行業(yè)應(yīng)當(dāng)把握的機(jī)會(huì)。下面小編將為大家介紹車(chē)用塑料的新應(yīng)用。
車(chē)用塑料為汽車(chē)行業(yè)提供輕量解決方案
跑車(chē)上的獲獎(jiǎng)方案
美國(guó)塑料工程師協(xié)會(huì)(SPE)汽車(chē)分會(huì)每年都通過(guò)汽車(chē)創(chuàng)新技術(shù)大獎(jiǎng)賽表彰應(yīng)用于車(chē)輛的優(yōu)秀塑料技術(shù)。
在去年第45屆大獎(jiǎng)賽上,通用汽車(chē)Chevrolet Corvette 2016跑車(chē)上使用的Ultralight Class A車(chē)身板入選材料類(lèi)獎(jiǎng)項(xiàng),并榮獲大獎(jiǎng)。
該產(chǎn)品采用Continental Structural Plastics(CSP)公司提供的TCA Ultra Lite SMC,采用模塑工藝制造。新型1.2 SG SMC在更換掉一種中密度牌號(hào)后(不需要更換模具)減掉了車(chē)身板9kg的重量。
新型復(fù)合材料適用于A類(lèi)或結(jié)構(gòu)組件,與中密度(1.6 SG)牌號(hào)相比,質(zhì)量減輕28%,與傳統(tǒng)(1.9 SG)SMC相比,質(zhì)量減輕43%。SPE 表示,與金屬相比,其具有顯著優(yōu)點(diǎn),包括重量輕,模具成本低,設(shè)計(jì)靈活性大,耐腐蝕和抗凹痕能力強(qiáng),以及優(yōu)異的表面質(zhì)量。
CSP董事長(zhǎng)兼CEO Frank Macher解釋說(shuō):“TCA Ultra Lite是一種經(jīng)濟(jì)的鋁替代材料,可為工程師提供在車(chē)身設(shè)計(jì)中采用 SMC替代金屬所帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)。如機(jī)械性能沒(méi)有變差,輕量部件不必增加厚度,或者不必加入結(jié)構(gòu)增強(qiáng)件來(lái)達(dá)到所需的性能要求。”
Ultra Lite技術(shù)使用處理玻璃珠替代一些CaCO3,使樹(shù)脂能粘附到基體上,提高玻璃珠與樹(shù)脂之間的界面結(jié)合強(qiáng)度。這是一種專(zhuān)利處理技術(shù),使樹(shù)脂配混料具有更高的強(qiáng)度,所制造的模塑件在處置過(guò)程中不易損壞,而且可以防止出現(xiàn)造成漆破裂,產(chǎn)生凹坑和氣泡的微裂紋。
發(fā)動(dòng)機(jī)減重有法
由于排放限制,發(fā)動(dòng)機(jī)缸體越來(lái)越小。為了補(bǔ)償功率損失,汽車(chē)制造商開(kāi)發(fā)了渦輪增壓系統(tǒng)。
一種含有潤(rùn)滑劑的帝斯曼(DSM)特殊牌號(hào)Stanyl聚酰胺(PA)46被選用于新一代渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)系統(tǒng)中的低摩擦滑瓦。
正時(shí)系統(tǒng)部件由比利時(shí)Quadrant Creative Molding & Systems(QCMS)制造。系統(tǒng)組件由 Tsubakimoto UK公司提供。這些新型高能效渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)采用一級(jí)方程式賽車(chē)的技術(shù),代表著發(fā)動(dòng)機(jī)小型化的最新技術(shù),盡管功能較大,但卻大幅減少了CO2排放量。
帝斯曼表示,Stanyl PA 46廣泛用于發(fā)動(dòng)機(jī)組件。當(dāng)前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是Stanyl TW341,但對(duì)于新型發(fā)動(dòng)機(jī),公司開(kāi)發(fā)了摩擦性能更好的牌號(hào)Stanyl TW371。試驗(yàn)表明,Stanyl TW371的摩擦可減小20%,有助于提高燃油經(jīng)濟(jì)性。
與具有競(jìng)爭(zhēng)性的材料PA 6和PA 66(耐磨性會(huì)高6倍)、聚鄰苯二酰胺(PPA)、聚乙縮醛和PPS相比,Stanyl具有優(yōu)異的性能。這些材料都有其缺點(diǎn),如太脆(PPS和PPA),高溫下剛度小(POM,
PPS, PA6, PA66, PPA)或磨蝕性強(qiáng)(PPS)。
這些新牌號(hào)有助于滿足歐6標(biāo)準(zhǔn)氣體(一氧化碳,烴,氧化氮)和粒子排放物目標(biāo)。帝斯曼表示,轎車(chē)還符合歐盟有關(guān)二氧化碳排放量的限制。
軌道車(chē)也變輕
制造碳纖維部件存在材料成本高,工藝復(fù)雜,加工周期時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。帝人集團(tuán)(Teijin)碳纖維與復(fù)合材料業(yè)務(wù)部的核心公司Toho Tenax有限公司與川崎重工(Kawasaki Heavy Industries)聯(lián)合開(kāi)發(fā)了一種輕量葉片彈簧,可大批量生產(chǎn)用于有軌車(chē)輛。該片彈簧采用碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)制作,Toho Tenax希望這種新型大批量生產(chǎn)系統(tǒng)能使efWING在全球投放市場(chǎng)。
據(jù)悉,efWING是世界上首個(gè)將側(cè)框架與獨(dú)立螺旋彈簧組合到一個(gè)由CFRP制造的簡(jiǎn)化解決方案中的設(shè)計(jì),有助于減輕有軌車(chē)輛車(chē)架的重量,大約每輛車(chē)可減輕900公斤。Toho Tenax表示,除了可減少CO2排放,降低運(yùn)行成本外,還可降低車(chē)輪脫軌的風(fēng)險(xiǎn)。
先進(jìn)工藝多快好省
在這期JEC世界復(fù)合材料展會(huì)及會(huì)議上,克勞斯瑪菲(KraussMaffei)展出了一種由熱固性和熱塑性塑料基質(zhì)體系制造CFRP部件的創(chuàng)新濕法模塑工藝。
目前的應(yīng)用例子是大批量生產(chǎn)的新型7系列寶馬和i8電動(dòng)車(chē)??藙谒宫敺平榻B說(shuō),與傳統(tǒng)的樹(shù)脂傳遞模塑(RTM)工藝如高壓RTM(HP-RTM)和壓縮RTM(C-RTM)相比,濕法模塑加工工序較簡(jiǎn)單,省去了預(yù)成型型坯工序。因而該工藝是制造新型輕量部件的經(jīng)濟(jì)替代方法。
濕法模塑過(guò)程中,混料頭將樹(shù)脂(通常是環(huán)氧樹(shù)脂)澆注到平放的半成品纖維連續(xù)條狀產(chǎn)品上。之后將纖維產(chǎn)品送入模具,進(jìn)行模塑。
新工藝有兩個(gè)突出優(yōu)點(diǎn),其一是可以縮短成型周期時(shí)間,因?yàn)樵趯?shù)脂澆注到一個(gè)部件上的同時(shí)另一個(gè)部件在模具中固化。該體系還可具有較高的反應(yīng)性。不再需要在熱模具中充入材料,此時(shí)在模具中還不能發(fā)生反應(yīng)。這兩個(gè)因素縮短了成型周期時(shí)間。
公司表示,還可以使用回收纖維。這使得濕法模塑工藝成為在RTM工藝中工業(yè)化加工回收纖維的一種具有競(jìng)爭(zhēng)力的方法。