剖析:汽车用SMC片材国内外市场前景

来源: | 发布时间:2020-10-03 20:45

玻纤复合材料汽车应用实例

汽车上使用的非金属材料包括塑料、橡胶、粘接密封胶、摩擦材料、织物、玻璃等各种材料,涉及石化、轻工、纺织、建材等相关工业部门,因此非金属材料在汽车上应用的如何,反映了一个国家经济和技术综合实力,同时也包含了一大批与之相关产业的技术开发及应用能力。目前汽车上应用的玻璃纤维增强复合材料包括:玻璃纤维增强热塑性材料(GFRTP)、玻璃纤维毡增强热塑性材料(GMT)、片状模塑料(SMC)、树脂传递模塑材料(RTM)以及手糊FRP制品。汽车上使用的玻纤增强塑料主要有:玻纤增强PP、玻纤增强PA66或PA6以及少量PBT、PPO材料。增强PP主要用于制作发动机冷却风扇叶片、正时齿带上下罩盖等制品,但有些制品存在外观质量不好.翘曲等缺欠,因此非功能件逐渐被滑石粉等无机填料添充PP所替代。

增强PA材料在乘用车、商用车上都已采用,一般都是用于制作一些小的功能件,例如:锁体防护罩、保险楔块、嵌装螺母、油门踏板、换挡上下护架一防护罩、开启手柄等,如果零件生产厂家所选材料质量不稳定、生产工艺采用不当或材料烘干不好,就会出现制品薄弱部位断裂现象。塑料进气歧管是近几年发展起来的新技术,与铝合金铸造的进气歧管相比,具有重量轻、内表面光滑、减震隔热等优点,因此在国外汽车上得到广泛应用,它所用的材料全都是玻纤增强PA66或PA6,主要采用熔芯法或振动摩擦焊法,目前国内有关单位已经开展此方面研究并取得阶段性成果。

SMC材料使用中存在的问题

在人们的观念中,热固性复合材料是不可回收利用的,在今天环保已经被提上议事日程,这不得不考虑SMC使用的前景问题。据资料报道,无论是涂漆或粘结过的SMC都可回收利用,使用部分回收的SMC制作的零件基本不影响其性能。不久的将来,利用回收的SMC制成的保险杠将用在重型商用车上,同时发动机罩、活动式车顶内衬、侧板、格栅板以及车身外板等也可利用回收的SMC来制作。SMC的回收利用对我们国内材料同业来说是较新的一项工作,而这是一种重要的需求。

国外SMC趋向环保及轻量化

随着汽车对轻量化及环保的要求,国外汽车工业越来越倾向于使用GMT材料以满足结构部件的需要,这主要是因为GMT材料具有韧性好、成型周期短、生产效率高、加工成本低、不污染环境等一系列优点,被视为21世纪材料之一,主要用于生产乘用车多功能支架、仪表板托架、座椅骨架、发动机护板、蓄电池托架等。片状模塑料(SMC)是重要的玻纤增强热固性塑料,由于它的各项性能优异、可大规模生产和可达到A级表面等优势,已大量应用于汽车上。

目前国外SMC材料在汽车上应用品种又有了新的进展,现在,SMC在汽车上的应用最最大的是车身板,占SMC用最的70%,增长最快的是结构件和传动器零件,在今后5年内,SMC在汽车上的用量将继续增加22%一71%,而在其他行业的增长为13%~35%。国外高含量的玻璃纤维增强的片状模塑料越来越多地被应用在汽车结构部件上,在福特1995年两种车型(Ex—plorer和Ranger)上首次展示它在结构件上的应用,由于它具有多种功能,被广泛认为在结构设计方面很有优势,因此推广应用在汽车仪表板、转向机、散热器系统及电子装置系统。

美国Budd公司模塑的上支架和下支架是利用含40%玻璃纤维的不饱和聚酯复合材料,两片式前端结构型汽车满足用户所需,前端架驾驶室向前,上支架固定在前端顶蓬和前端车身结构上,而下支架配合冷却系统。这两个支架相互联结并配合车蓬及车身结构与前端稳固。低密度SMC材料的比重为1.3,在实际应用和测试中显示,比标准的SMC的重量轻30%,标准SMC的比重为1.9。使用这种低密度SMC与用钢制作的同类部件相比可减轻重量大约45%。美国通用汽车公司的所有克尔维特99型车的内板和新型车顶内饰都使用低密度SMC。另外,还有车门、发动机罩、行李箱盖等。美国DodgeVipex车在发动机罩也使用了这种低密度SMC,汽车99型有1/2使用这种材料制作发动机罩,低密度SMC发动机罩比钢件减轻重量达35%。其他应用SMC在汽车上的应用除上述几种新的用途外,还用于生产其他一些零件,如:驾驶室门、充气车顶、保险杠骨架、货仓门、遮阳板、A和D立柱、车身板、车顶排水管、车棚侧横条、货车车箱等。其中用量最大的是用于车身外板上。

国内SMC材料市场有待挖掘

国内应用概况随着国内乘用车生产技术的引进,首先在乘用车上采用,主要用于备胎仓和保险杠骨架等,目前还应用在商用车上,如挺杆室盖板、膨胀水箱、线速夹、大小隔板、进气罩总成等。较国外的应用覆盖范围还有一定差距,可见SMC材料国内市场有待进一步挖掘。

未来汽车用复合材料向高性能发展

未来的汽车与现在的汽车在很多方面不会有太大的区别,但设计思想会有很大不同。当今社会,人们目光的角度已逐渐转到人与自然的关系问题上,环境与能源问题成为世界上每个国家能否生存和发展的关键。2l世纪的高性能复合材料技术是赋予复合材料自修复性、自分解性、自诊断性、自制功能等为一体的智能化材料。以开发高刚度、高强度、高湿热环境下使用的复合材料为重点,构筑材料、成型加工、设计、检查一体化的材料系统。随着人们环保意识的不断提高以及各国环保法规的相继出台,绿色汽车已经成为未来汽车发展的必然趋势,因而如何使汽车满足环境保护的要求,便提到了汽车厂商们的议事日程。而SMC复合材料作为未来汽车材料发展的主流,必将在其中扮演非常重要的角色。汽车工业的发展日新月异,复合材料的研究也是一日千里,各种新型的车型,新式的材料不断地涌现。可以预测在不久的将来,更高性能的复合材料将重大范围地应用在汽车领域中。

 

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