新材料新工藝在汽車的應用

    汽車材料與汽車制造成本和耐用程度密切相關,現代汽車的技術進步,很大程度就是材料技術的進步。隨著汽車技術的發展,過去沒有見過或者很少見過的材料和工藝,現在已經應用在汽車上。以前,稀土元素是十分陌生的名詞,現在已是現代車用鋼板的“補品”。稀土元素指鑭、鈧、釔等性質相近的金屬元素,鋼經過稀土元素處理,可以明顯提高韌性和塑性,改善沖壓性能。添加了稀土元素的鋼材用于汽車的車軸、骨架梁等。另外,由于汽車電氣化程度增加,電動調節座椅、電動后視鏡、電動天窗、電動門窗、電動雨刮、空調器等都需要應用到許多小型電機?,F在一般轎車上已有十幾個電機,高級轎車多達幾十個,數量將越來越多,已成為不可缺少的汽車部件。追求小型、輕量、高功率是汽車電機必須要走的方向。在汽車電機改造中,高性能的磁性材料起到關鍵作用。一種稀土永磁材料是釤、釹混合稀土金屬與鈷、鐵等金屬組成的合金,用粉末冶金方式壓型燒結,經磁場充磁后得到的磁性材料,它的磁性能比磁鋼高出100多倍,使用稀土磁體可以減少電機重量和體積,今后稀土永磁電機將廣泛用于汽車上。在汽車構件材料方面,近年除了廣泛采用鋁合金、鎂合金外,還出現了一種釩合金。用釩元素生產的釩鋼、釩鈦合金具有高強度低重量的特點。為了減少汽車重量,一些汽車的連接件是用含5%釩的鈦合金制造的。此釩鈦合金能夠適應汽車零部件的高速機械運作的苛刻環境。橡膠密封件是汽車裝配的重要輔助零件,對汽車運行質量影響很大。橡膠密封件要有良好的機械強度、彈性和耐油耐水不變形的特性,是保證發動機、底盤及其它部分不滲油不滲水的關鍵?,F在一些質量好的橡膠密封件通過交聯(硫化)產生持久的“橡膠彈性”,根據不同的品種具有從零下50攝氏度到零上180攝氏度的使用溫度范圍,以適應不同的安裝部位。例如新型車門密封條是由多種化學組分構成,硬軟結合,能承受各種干燥、潮濕、寒冷和炎熱的環境條件變化,抗光降解,并且在經受無數次的開關循環后仍能在其位置上保持良好的功能。上海研制的一種纖維增強復合密封材料,即非石棉纖維增強橡膠密封材料具有很高的機械強度、彈性和環境適應性,可廣泛用于發動機、變速器、油泵、水泵的密封。近年來塑料在車上用途廣泛。保險杠、儀表板、塑料覆蓋件等汽車塑料零件,除了要求有較高的加工質量外,還要求有較好的機械物理性能。這類塑料零件是采用塑料增強反應注射成形工藝(RRIM),其方法是將兩組添加了玻璃纖維增強材料的液體樹脂進行計量混合并注入模腔,在模腔內兩組液體發生化學反應并固化成一定形狀的塑料制品。例如用上述工藝制成的聚氨酯制品,其表面緊密,內部松軟,摸上去有彈性,又具有一定的機械強度,非常適合于汽車儀表板、內飾覆蓋件等。現在汽車塑料聚氨酯用量較多,一輛普通轎車大約需要使用16公斤的聚氨酯,高級轎車用量更多。同時也對聚氨酯的品質越來越苛求。例如現在大部分轎車前檔風玻璃都是大斜角布置,這樣在長時間的強烈陽光照射下,儀表板表面會被烤得高溫,所以制造儀表板的塑料材料還要能承受耐熱變形。又如德國拜耳(Bayer)公司用聚氨酯注射成形工藝做成的保險杠,壁厚小于2.5毫米,重量減輕了,節省了材料成本,卻又不損害構件的強度、彈性和耐氣候變化的性能。除了車身覆蓋件外,一些汽車的前照燈玻璃罩也用塑料制造。例如拜耳公司做成的塑料散光玻璃,與傳統玻璃相比,不但車燈重量明顯減輕,而且有更大的可塑性,可依照安裝位置做成各種形狀。用更輕、更耐用、對環境污染更小并可回收的材料是汽車選材的方向。這涉及到材料的選擇、組成、加工過程。新型材料需要新型制造技術,制造技術是決定材料實用化的關鍵,因此這些技術往往是各國汽車業的尖端技術。