復合材料在國外重型汽車制件上的應用(一)
由片狀模塑料(SMC)制作的零部件
片狀模塑料(SMC)是一種干法制造不飽和聚酯玻璃鋼制品的模塑料。20世紀60年代初,這種塑料次在歐洲出現,之后美國和日本相繼發展了這種塑料材料的加工工藝。大約在20世紀60年代末,對SMC的需求量就已初具規模,此后每年以20%~25%的速度增長。SMC的主要優點是:
● 與金屬相比,其電氣性能優越,具有耐腐蝕、耐介質的特性,且價格較低,工程設計靈活。
● 與增強熱塑性塑料相比,該材料具有制品不易變形、機械性能和熱變形溫度較高、耐化學藥品腐蝕等特點。
● 與手糊和噴射玻璃鋼相比,該材料在成型周期、工作環境、制品外觀等方面表現尤佳。
目前,SMC被廣泛應用于運輸車輛、建筑、電子、電器等行業中。為了促進SMC等復合材料在汽車上的應用,國外成立了“汽車復合材料大聯盟(ACA)”。該聯盟擁有25家包括模具、工具制造和原料生產在內的供應商,他們能夠為汽車工業提供復合材料產品。
塑料膨脹水箱
膨脹水箱是一個要求較高的功能件,既要適應發動機冷卻系統的高溫要求,又要經受外界氣候的考驗,因此要求其在-40℃~120℃之間性能穩定,同時還應承受箱體內過壓達100kPa、欠壓達4kPa的考驗。
目前在瑞典VOLVO重型卡車、德國MAN客車和日本日野卡車上均裝配有塑料膨脹水箱。其中,VOLVO膨脹水箱由于采用了半透明聚丙烯(PP)制造,使得綠色防凍液水位一目了然。其箱體是由上下兩個帶法蘭的注塑件焊接而成,在箱體內部有一些隔板,從而提高了箱體的整體強度,改善了其應用功能。這種塑料膨脹水箱被安裝于駕駛室下部的固定架上,采用螺釘緊固。
MAN膨脹水箱采用黑色塑料制造,材料為20%玻璃纖維增強PP(VESTOLEN P9503)。該水箱是通過吹塑成型,中間利用加強筋將膨脹水箱分隔成8個水室,從而使水箱的強度得到提高,也有利于散熱。該水箱的平均壁厚為3~4mm,小壁厚為2.5mm。為了節省空間,該膨脹水箱被做成扁平狀,其長、寬、厚分別為94cm、38cm、8cm。
日野膨脹水箱也采用黑色塑料制造,它由兩塊帶法蘭盤的注塑件焊接而成。水箱的液面觀察孔為上下兩個,分別處于允許的高水位和低水位處。觀察孔是利用透明塑料將其與箱體焊接在一起,孔內裝有紅色浮珠,利用球的浮起和落下即可判斷液面高低。該水箱的安裝方式是,先用金屬帶捆綁后再將其安裝于駕駛室后部的固定架上。
與VOLVO、MAN及日野的膨脹水箱相比,國產膨脹水箱存在的主要問題是:制品粗糙,表面不平整,存在不規則的細線。造成這一問題的主要原因是模具表面粗糙;各接口焊接部位有錯位、不平現象,存在脫焊隱患,其原因主要是焊接方法不當;材料質感及透明度與國外零件相比還明顯不足;壁厚均勻性、加液口及蓋的加工精度有待進一步提高。
通常,采用吹塑工藝生產的膨脹水箱一般都需要進行附件的焊接。在有關資料中可以查出其焊接強度要求,例如:當在附件焊接面的垂直方向施加980N的力時不應產生開裂;當在焊接面方向施加9.8N•m的扭矩時也不應產生開裂。
擋泥板
擋泥板也被稱為翼子板,一般被安裝于汽車車輪的上部,其所處的工作環境通常比較惡劣,不僅經常發生碰撞和振動,而且還經常受陽光、冷熱、雨雪、泥沙等自然條件的侵害。正因如此,過去擋泥板所用的材料一般是聚氨酯,這類材料雖然性能優異,但價格高,且為熱固性材料,不能回收利用。目前,VOLVO采用PP-T20+EPDM材料來生產擋泥板,并在擋泥板的內表面安裝了防石擊墊,這樣既可保護擋泥板,又可降低石擊噪音。類似的應用在日本三菱載重車上也可見到。
PP-T20+EPDM材料主要由共聚物聚丙烯+約20%滑石粉+三元乙丙橡膠制成。三元乙丙橡膠的添加提高了制品的韌性和耐大氣老化的能力。該材料彈性好,耐老化,成本較低,可以回收,利于環保。該材料制成的簡支梁缺口沖擊強度(23℃)≥8kJ/










































