玻璃钢复合材料在汽车工业中的应用现状及发展方向.doc
《玻璃钢复合材料在汽车工业中的应用现状及发展方向.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《玻璃钢复合材料在汽车工业中的应用现状及发展方向.doc(9页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、玻璃钢/复合材料在汽车工业中的应用现状及发展方向北京汽车玻璃钢有限公司 郑学森 潘徽辉汽车工业是我国国民经济的支柱产业,近几年来已取得迅猛的发展。汽车工业的快速发展导致了汽车保有量的急剧增加,同时也给社会带来了三大问题:能源匮乏、环境污染、安全问题。汽车节能、环保、安全既是国际汽车技术的发展方向,也是我国汽车产业政策的要求。减少燃料消耗和降低对环境的污染已成为汽车工业发展和社会可持续发展急需解决的关键问题。实现汽车轻量化,是节省能源的最有效的途径之一,也是国际先进汽车制造商所追求的重要目标。汽车轻量化一方面决定于材料工业的发展,另一方面取决于提高汽车性能。采用高性能轻质材料是实现汽车轻量化的一
2、条重要途径,如选用铝、镁、钛等合金、高强度钢、工程塑料和复合材料等,用以制造汽车车身、底盘、发动机等零部件,可以有效的减轻汽车自重,提高发动机效率。据估计,汽车重量每减轻10,就会节省68的燃料。作为构成汽车以塑代钢的重要轻量化材料玻璃钢/复合材料,与汽车节能、环保、安全有着密不可分的关系。采用玻璃钢/复合材料制造汽车车身壳体及其他相关部件,是使汽车轻量化最有效的途径之一;玻璃钢/复合材料的问世,为汽车造型设计提供了重要的变革条件,利用其设计自由度大和成型方便的特点为汽车产品的造型、功能增添了新奇与美感,实现汽车车身流线型的设计理念;同时,玻璃钢/复合材料还具有安全、低噪音、保温隔热等优良性能
3、。由于汽车的质量减轻,滚动阻力减少,进而收到降低油耗、节约能源、减少环境污染以及保证安全等一系列效能。玻璃钢/复合材料在汽车领域的应用,始于20世纪50年代的美国和欧洲、日本等发达国家;现已广泛应用复合材料制造轿车、客车、载货车、拖拉机、摩托车以及赛车、冷藏车、工程车等车身及相关部件。一、玻璃钢/复合材料在汽车工业中的应用现状(一)汽车玻璃钢/复合材料应用概况自从1953年世界上第一部FRP汽车GM Corvette制造成功以后,玻璃钢/复合材料即成为汽车工业的一支生力军。传统的手糊成型工艺只适于小排量生产,无法满足汽车工业不断发展的需要。在20世纪70年代开始,由于SMC材料的成功开发和机械
4、化模压技术以及模内涂层技术的应用,促使玻璃钢/复合材料在汽车应用的年增长速度达到25,形成汽车玻璃钢制品发展的第一个快速发展时期;到20年代90年代初,随着环保和轻量化、节能等呼声越来越高,以GMT(玻璃纤维毡增强热塑性复合材料)、LFT(长纤维增强热塑性复合材料)为代表的热塑性复合材料得到了迅猛发展,主要用于汽车结构部件的制造,年增长速度达到1015,掀起第二个快速发展时期。作为新材料前沿的复合材料逐步替代汽车零部件中的金属产品和其它传统材料,并取得更加经济和安全的效果。玻璃钢/复合材料汽车零部件主要分为三类:车身部件、结构件及功能件。1车身部件,包括车身壳体、车蓬硬顶、天窗、车门、散热器护
5、栅板、大灯反光板、前后保险杠等以及车内饰件。这是玻璃钢/复合材料在汽车中应用的主要方向,主要适应车身流线型设计和外观高品质要求的需要,目前开发应用潜力依然巨大。主要以玻璃纤维增强热固性塑料为主,典型成型工艺有:SMC/BMC、RTM和手糊/喷射等。2结构件:包括前端支架、保险杠骨架、座椅骨架、地板等,其目的在于提高制件的设计自由度、多功能性和完整性。主要使用高强SMC、GMT、LFT等材料。3功能件:其主要特点是要求耐高温、耐油腐蚀,以发动机及发动机周边部件为主。如:发动机气门罩盖、进气歧管、油底壳、空滤器盖、齿轮室盖、导风罩、进气管护板、风扇叶片、风扇导风圈、加热器盖板、水箱部件、出水口外壳
6、、水泵涡轮、发动机隔音板等。主要工艺材料为:SMC/BMC、RTM、GMT及玻璃纤维增强尼龙等。4其他相关部件:如CNG气瓶、客车与房车卫生设施部件、摩托车部件、高速公路防眩板和防撞立柱、公路隔离墩、商品检测车顶柜等。(二)欧美等发达国家汽车玻璃钢/复合材料的应用现状1玻璃钢/复合材料在汽车上应用最广泛,玻璃钢/复合材料工业科技水平最先进的,首推美国。美国是世界上第一大玻璃钢/复合材料生产与消耗国,美国在汽车上大量采用玻璃钢/复合材料,使汽车轻量化取得了显著效果。据美国复合材料制造商协会统计,2005年美国玻璃钢/复合材料总产量为326万吨,其中热固性复合材料186万吨,热塑性复合材料140万
7、吨。据估算,目前美国汽车用复合材料年消耗量超过70万吨;其中32的热固性复合材料用于汽车及其相关领域,相当一部分部件采用了SMC模压工艺。在美国,有65%的美国轿车采用SMC作前脸和散热器护栅板;95以上汽车前灯反射镜已采用BMC作为主要材料。复合材料在汽车上的应用几乎涵盖了美国本土的所有汽车制造厂家,如通用汽车、福特汽车、戴姆勒克莱斯勒(DC)三大汽车公司以及Mack、Aero-star等重型车厂。最新应用实例如下:1)GM EV1全FRP车身电动汽车,包括SMC车顶、SMC发动机盖、SMC后背厢盖、SMC车门、RRIM前翼子板、RRIM前后面板、RRIM后角板和后轮衬板、SRIM全空气动力
8、学前面板、玻纤增强PUR仪表板、RTM底盘。2)Ford Calaxy前端支架(GMT)、Focus/C-MAX前窗下饰板(SMC)、Thunderbird前端板、发动机盖板、前翼子板、后背厢盖、后座盖板(SMC)、Cadillac XLR门板、后背厢盖、翼子板、前端板(SMC)、Lincoln Continental发动机盖、翼子板、后背厢盖(SMC)等。3)Chrysler Crossfire后导流板、挡风玻璃盖板/a-立柱(SMC);Maybach 后背厢盖(SMC);Alfa Romeo Spider和Smart Roadster等的发动机盖板、后背厢盖(SMC)等。2欧洲应用情况在欧
9、洲,英、德、法、意、瑞典等国家较早采用了玻璃钢/复合材料汽车部件。目前玻璃钢/复合材料已在梅德赛斯奔驰、BMW、大众、标致雪铁龙、沃尔沃、菲亚特、莲花、曼恩等欧洲汽车厂的轿车、客车和载货车等各种车型中大量应用。汽车复合材料年消耗量约占其复合材料年产量的25左右;其中35左右的SMC、80以上的GMT与LFT均用于汽车部件制造。最新应用实例如下:1)梅德赛斯奔驰轿车:CL coupe 后背厢盖(SMC),运动型 Coupe 后尾门(SMC,如图1);SLR天窗、隔音罩、通风侧板、后扰流板(SMC);S系列后保险杠支架(GMT/LFT);E系列车灯反射罩(BMC)等。图1 梅德赛斯奔驰Coupe车
10、型SMC后尾门2)BMW 3系列Touring和X5的后扰流板(SMC)、BMW Z4硬顶(SMC)、BMW系列后保险杠支架(GMT/LFT)、BMW 5系列车灯反射罩(BMC)等。3)VW Touareq/Polo GT1/Lupo GT1/FS1后扰流板(SMC)、VW Golf R32 发动机盖(SMC)、Audi A2分割式储物箱(SMC)、Audi A4可折叠型后背箱盖(SMC)、VW Golf A4车灯反射罩(BMC),以及Golf全复合材料车身电动车(如图2所示)。图2 全FRP车身电动车4)标致607备胎箱(LFT),标致405保险杠支架(LFT),标致807后尾门、翼子板(S
11、MC);以及雪铁龙系列Berlngo车顶模板(SMC),Xantian前端支架(LFT),AX尾部底板总成(GMT),C80后尾门(SMC)等。5)Volvo XC70、XC90、V70后尾门(SMC/BMC)以及Renault Espace后举升门、侧门、侧护板及车顶(SMC)和Mosaic前端结构骨架总成(LFT)、车灯反射罩(BMC)。6)在梅德赛斯奔驰Actros/Actros Megaspace、MAN TG-A和F2000、Volvo FH/FM系列、Renault Magnum/Premium/Midlum、Premium H130以及Scania以及Iveco Stralis等
12、新型重型载货车车型上,均大量使用以SMC为主导的复合材料。图3为MAN TG-A的复合材料应用情况;图4为Volvo D12发动机SMC油底壳。图3 复合材料在重型载货车典型应用实例MAN TG-A图4 Volvo FH/FM系列用D12发动机油底壳3亚洲应用情况日本依然是当今公认经济大国,其汽车制造业与欧美同属领先地位,但采用玻璃钢/复合材料的步伐和进展要落后很多,主要原因是日本冶金工业发达,钢材质优价廉。直到20世纪80年代中期,日本才正式开始积极研究开发FRP汽车部件,并转入规模生产,其中大部分采用SMC工艺,而且呈逐年上升趋势。韩国汽车工业基本上走日本汽车材料发展之路。(三)我国汽车玻
13、璃钢/复合材料的应用现状到20世纪80年代中后期,随着国家汽车发展政策的重大转型以及国外先进汽车技术和资本的引入,汽车复合材料的应用随着我国汽车工业的蓬勃发展取得突破,逐步改变了原有传统手糊工艺单一作业模式,通过技术引进与消化吸收融入了SMC、RTM、喷射等工艺技术,形成了一定的规模化生产技术与能力,零部件质量大幅提高,汽车主机厂对汽车复合材料认同度大大增强。我国汽车复合材料的大规模应用始于引进车型上,也在自主开发的一些车型上得到应用,尤其在近几年来取得了长足发展,但总体来说与发达国家尚有距离。据估算,目前我国玻璃钢/复合材料年产量已超100万吨,但汽车复合材料的年用量不到10万吨,所占比例较
14、小,而且由于汽车复合材料厂家普遍规模较小,创新发展能力不足。1轿车方面的应用:目前我国轿车生产仍然以进口车型为主,主要分为美系、欧系与日韩系。另有一些完全的自主品牌,如奇瑞、长城、猎豹等。进口车型的复合材料部件基本沿用原厂设计,部分实现本地化生产配套,但相当一部分部件依然需要KD件进口;国产品牌轿车上复合材料部件还较少使用。近年最新应用实例:1)北京奔驰300C油箱副隔热板(乙烯基酯SMC);2)北汽二代军车勇士系列(图5)的硬顶、发动机盖、翼子板(手糊FRP)、前后保险杠、蓄电池托架(SMC)等;3)郑州日产锐骐(SUV)顶饰件总成、中隔窗(SMC);4)东风雪铁龙标致307前端支架(LFT
15、);5)上汽荣威的底部导流板(SMC);6)上海通用别克凯悦、君悦的天窗板(SMC)、后靠背骨架总成(GMT);7)上海大众帕萨特B5底部防护板(GMT);南汽名爵(MG)车顶(SMC);8)奇瑞在新车型开发中设计使用SMC制造车门。图5 二代军车勇士系列2客车方面的应用玻璃钢/复合材料在国内大型、豪华客车中均有应用,几乎囊括如厦门/苏州金龙、西沃、安凯、郑州宇通、丹东黄海、福田欧V等所有客车厂家的所有车型,涉及应用部件有前后围、前后保险杠、翼子板、轮护板、裙板(侧围板)、后视镜、仪表板、仓门板等。由于此类客车部件类多、较大、量小,一般采用手糊/喷射或RTM工艺成型。在中小型客车中,玻璃钢/复
16、合材料也有广泛应用。如南京依维柯S系列车的SMC前保险杠、手糊/RTM硬顶、BMC前大灯反射罩,都灵V系列车的SMC豪华面罩、电动门总成、三角窗总成、后行李厢门总成和FRP后围总成等。近年来,玻璃钢/复合材料在微型客车领域应用有所增加,而且有应用SMC、RTM工艺逐步替代传统手糊工艺的趋势。3载货车方面的应用随着载货车技术的引进、消化、吸收以及自主创新,近年来国内载货车技术得到很大的提高、优化与改进,同时随着国民经济的高速发展带来的市场驱动带来载货车产量的不断攀升,玻璃钢/复合材料在载货车中取得了突破性的应用,尤其在中重型卡车方面。以SMC、RTM为主导的复合材料应用尤为活跃,涉及驾驶室顶盖、
17、前翻转盖板、前围面罩、保险杠、翼子板、侧围护板、脚踏板、轮罩及其装饰板、门下装饰板、前围装饰罩、导风罩、导流板、导流罩、侧裙板、杂物箱以及发动机内部件等。近几年来,投入批产的重型载货车新车型包括:解放J5和J6、东风天龙、中国重汽“华沃”和“豪泺”、北汽福田“欧曼ETX”、陕汽“德御”和“德龙F3000”、重庆红岩“霸王”和“斯达-斯太尔”、东风柳汽“新霸龙”(507)、洛阳福赛特“福德”、镇江华菱重卡、安徽精功重卡、江淮格尔发、金华青年“曼”、南汽凌野等,在车身件上大量使用了玻璃钢/复合材料,主要以SMC为主,辅以RTM、喷射和手糊等工艺技术,成为近年来玻璃钢/复合材料在汽车业中应用拓展德亮
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 玻璃钢 复合材料 汽车工业 中的 应用 现状 发展方向
限制150内