文档介绍：汽车复合材料应用现状及趋势
制作者:090207109 韩冬菁090207110 胡亚南
一、车用复合材料
发展现状
当前汽车工业已经大量使用塑料,应用于汽车的通用塑料盒工程塑料,品种多样,用途广泛,替代了各种昂贵的有色金属和合金钢材。
以塑代钢使汽车造型更加美观,设计灵活性得以提高,零部件加工、装配与维修成本减少,汽车能耗降低。
汽车塑料化已经成为衡量汽车工业发张水平的重要标志。每辆汽车上塑料的用量和品种是衡量汽车生产技术水平的标志之一。
二、车用复合材料主要类型
㈠车用热固性复合材料
玻纤增强树脂(FRP)
㈡车用热塑性复合材料
(GMT)
(LFT)
(NMT)
车用热固性复合材料
玻纤增强树脂(FRP)如:
玻纤增强不饱和聚脂片状模压成型SMC(Sheet pound)、团状模压成型BMC、冲压成型片材(Stampable Sheet)等与其他高分子材料相比具有强度高、刚度大、耐高温、成本低,破损安全性好,独特的成型工艺(可整体成型),减少了零部件紧固和接头数目等优异性能等优点,一直是汽车覆盖件最理想的非金属材料。
FRP具有强度高、耐腐蚀、加工性好及可制造“A”级表面汽车外覆盖件等特点,被广泛应用于汽车车身部件。
早在1955年欧洲就开始在汽车上使用FRP,如今FRP全塑车身引起全球关注。例如,美国克莱斯勒公司开发的VIPER轿车车身由19件FRP零件组成,采用RIM工艺进行制造。美国通用公司开发的APV子弹头多用途旅行车,其FRP件的使用量高达147kg/辆,其中SMC的用量为114kg/量。英国ELAN运动车采用真空辅助树脂注射(VARI)成型工艺制造汽车车身及结构件,FRP用量为150kg/量。此外法国雷诺公司的ESPACE MARK Ⅱ型面包车及意大利非亚持公司的微型车等车型在大量将FRP用作汽车车身方面取得了成功。
到1996年,(%),其中包括27个制造厂生产的125种车型中的380种汽车零部件。
其他应用部件还包括前/后盖、车门、车身扰流板、汽车轮胎盖板、车身支梁甚至整个车身
车型
部位
材料
板材厚度/mm
涂装工艺
轿车年产量/万辆
雷诺 Clio
前盖
NORYL GTX
静电喷涂前在线涂装
40
梅赛德斯
前盖
NORYL GTX
静电喷涂前在线涂装
20
MCC 斯马特
所有车身板
XENOY
免涂装,只使用聚氨酯清漆
10
车用热塑性复合材料 (GMT)
玻璃纤维毡增强热塑性复合材料(Glass Mat Reinforced Thermorplastic)以玻璃纤维(毡)为增强材料,热塑性树脂为基体,通过加温、加压制成复合材料,简称GMT,是目前国际上极为活跃的复合材料开发品种,被视为世纪新材料之一。
轻质高强度的GMT片材,通过结构优化设计,可取代部分金属材料,获得显著的减重效果,而且节省模具费用,(仅为金属冲压模具的10~20%),并有利于多种零件组合,形成模块化生产方式。用GMT片材可较原金属件减重30~80%,能耗仅为钢制品的60~80%,铝制品的35~50%,价格低于同体积的金属制品。
GMT片材在汽车工业中的应用,已达40多种,主要有座椅骨架、保险杠、仪表板、发动机罩、电池托架、脚踏板、前端、地板、护板、后牵门、车顶棚、行李托架、遮阳板、备用轮胎架等部件。
(LFT)
LFT增强材料是纤维连续纱或者短切玻璃纤维(适合于LFT-D),其组成材料可以是玻璃纤维、芳基纤维、碳纤维、钢纤维和其他能够形成连续纱的纤维。LFT-G的基体聚合物可以是各种热塑性塑料,常用的有PP(56%),Nylon(32%),其他的还有ABS、PPS、TPU、POM等等。为了改善界面强度,通常还需要界面改性剂,如偶联剂以及相容剂。
LFT材料现在广泛应用在汽车工业中。Ticona公司的LFT产品(pel)成功的应用在VW Golf Ⅳ型上。
(NMT)
传统的纤维增强复合材料是由玻璃纤维、芳香族聚酰***纤维或碳纤维等人造合成纤维组成的,它们一般都存在着耗能大、造价高、易造成环境污染等问题。天然纤维(如麻纤维、竹纤维、甘蔗渣纤维等)具有价廉、可回收、可降解、可再生等优点,其复合材料的研究与开发应用,近年来成为人们对材料研究开发的热点之一。
戴姆勒-克莱斯勒公司已经成功的将天然纤维复合材料应用在了其生