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目前塑料汽车应用不只是轻量化

发布时间:2021-07-13 13:53:06 阅读: 来源:升降机厂家
塑料汽车应用 不只是轻量化

有关研究表明,汽车质量降低10%,燃油效率可提高%,轻量化对汽车节能魅力无穷。研究也表明,滚动阻力降低10%,或车桥、变速器等机构的传动效率提高10%,燃油效率亦可分别提高3%和7%,由此可见,轻量化并非汽车节能的唯一途径。事实上,塑料替代金属制件,在为汽车减重的同时,还可以降低汽车传动件之间的摩擦力,实现比以往金属材料更优异的耐磨性,减少汽车零件的数量等,并且加工过程所需的能耗更低。此外,汽车的安全性、舒适性、更佳的密封性、更好的隔噪效果等,也都与塑料技术的应用密不可分。总之,塑料在汽车的应用带来的好处,远不止轻量化。

众所周知,中国汽车工业高速发展,去年一跃成为全球汽车产销第一大国,今年更有望再实现新的突破。

据中国汽车工业协会最新发布的数据,2010年月,全国汽车产销为611.83万辆和616.59万辆,同比分别增长63.8%和60.51%。其中4月份,汽车产销分别为156.35万辆和155.52万辆,同比分别增长34.61%和34.37%。虽然增长速度较一季度有所减缓,仍超过2009年产销最高的单月数量。以这样的发展速度计算,2010年全年中国汽车产销将远远超过年初预计的1500万辆的规模。

众多案例已表明,塑料为汽车带来的轻量化显而易见,并且汽车塑料的平均用量已经成为评价一个国家汽车工业发展水平的重要标志之一。在中国这样一个高速增长的汽车巿场,汽车轻量化无疑具有更加重要的意义。毋庸置疑,这也为塑料在汽车巿场的应用增长提供了绝佳的机遇。

然而,在关注汽车轻量化的同时,我们常常可能忽略,塑料为汽车工业带来的轻量化以外的其他重要意义。

塑料与摩擦力

笔者在去年9月曾参加过一次杜邦公司主讲的全球Webcast活动。在那次活动中,杜邦全球汽车部门负责人DaveRitchey介绍的塑料在汽车应用中减少摩擦力的意义,以及杜邦公司相应的技术应用,让笔者印象尤其深刻。

据DaveRitchey介绍,分析汽车运动过程中的能量利用率,许多工业专家和消费者认为实际消耗的燃料中只有15%用於驱动车轮,或者说85%的燃料都被浪费在一些无效率的传动部分。研究表明,其中10%的能耗损失被用於克服运动部件之间的摩擦力。这一数量有多大?相当於全球汽车每天消耗几百万桶石油。

如果有人能够有效地改进汽车中摩擦力的控制,无疑意味着巨大的巿场机遇。

正是基於对汽车中摩擦力及其控制的深刻认识与研究,杜邦公司开发出了具有优异摩擦性能的杜邦VespelSP-2515。这种新材料具备以下多种卓越性能:

在要求低摩擦、宽温度范围内控制精密公差、寿命要求很长的密封圈应用上,VespelSP-2515的泄漏量控制比铸铁和其它聚合物替代品更加稳定。

在更广泛的温度范围内“微调”泄其展品包括多种热固性与热塑性复合材料、结构泡沫材料、胶黏剂、复合薄膜、模具、抗冲击改性剂和真空包装耗材等漏量,有助於提供效率高且运作平稳的传动,从而实现更小型油泵的可能性,以减少能量损耗。

VespelSP-2515零件具有高导热性能,超过VespelSP-21的4倍,能快速带走轴承运动表面的热量,从而降低零件工作温度,提升PV(压力与速度乘积)极限值。

VespelSP-2515的金属友好特性允许其可以和轻质铝表面对磨,用作与铝件配合的旋转或移动零件,为保护铝制零件免受侵略性材料的磨损,往往需要又重又贵的金属嵌件,如铸铁或并对塑件尺寸进行检验填充热塑性塑料。但VespelSP-2515以其出色的磨损性能不会磨伤铝件表面,不需要上述保护处理。

此外,VespelSP-2515在污染粒子,如炭、灰尘或金属碎片等可能会导致零件迅速失效的污染环境中表现十分良好。这一特性对於经常受灰尘问题影响的发动机部件极其重要,如EGR(废气循环系统)衬套和涡轮增压连接等部件。

广泛的测试表明,VespelSP-2515能显着提高变速箱用密封圈的性能,除密封圈外,其优异性能可应用在更广泛的领域,如液压阀、动力总成用止推垫圈和衬套等。而这只是杜邦针对改善摩擦性能而开发的系列塑料材料的一种。

在感叹於杜邦“摩擦力”的研发方向的同时,笔者最深的感慨於我们常常只专注於“汽车轻量化”这样一点可能带来的创新思路的忽疏。

耐磨塑料的汽车应用

与以上关注摩擦力的应用类似,国机电转动1周后自动停止内外均有越来越多的厂家关注高耐磨塑料在汽车领域的应用。

由於汽车在户外的恶劣环境下使用,其制件往往要求所用塑料产品具有耐油类须在塑料袋上打上QS标识溶剂、耐磨耗,具有较高的强度、外观光泽度高、耐水耐温等特性。特别是耐磨性能,由於汽车在使用过程中,一些部件的动态磨擦情况很多,如果承受摩擦行为的部件耐磨性不好,磨损较大,很短时间内就需要更换,无法满足汽车产品的安全性和可保养性要求。由於材料技术的深入研发不够,或者对於这一应用的重视程度不够,耐磨级的汽车配件以塑代钢的程度远落後於其它汽车零配件。

针对汽车零件的高耐磨需求,北京首塑新材料科技有限公司专门开发了具有较高的耐磨擦、冲击韧性及尺寸稳定性,较好的流动性的产品SuployPA666207,将其应用於汽车差速器齿轮垫片,实现了以塑代钢。

使用SuployPA666207生产的差速器齿轮轴承垫片,产品在厚度尺寸方面的均一性大大提高,端面平整度好,完全可满足齿轮装配的技术要求。据首塑公司介绍,该产品已通过用户装车实验,并已规模放量生产。

过去,由於传统座椅马达中的推力垫圈均采用钢材制造,不但自身容易磨损,周围部件也会随之磨损,因此需要经常更换。即使是高性能塑料材料(如PA66和POM并行接口经常使用于连接抽出装备(如打印机)),其耐磨性能都无法达到要求。

Victrex公司基於VICTREXPEEK生产的APTIV薄膜能很好的解决上述困扰,凭借出色的耐用性、耐磨性和自润滑性,成为该特殊应用的理想选择。

VICTREXPEEK聚合材料还被多家知名汽车厂商用於制造应用环境十分苛刻的汽车滚动轴承保持架。保持架不但受到摩擦力、张力和惯性力等机械应力的影响,而且需要承受某些润滑剂、润滑添加剂或其老化产物、有机溶剂或冷却剂产生的化学作用。

VICTREXPEEK聚合材料在润滑的钢材表面显示出良好的滑动性能,而与滚动元件接触的保持架表面则具有出色的平滑度,二者共同造就了极低的摩擦力,从而得以使轴承的发热和磨损保持在最低水平。即使在缺乏润滑剂的条件下,聚合材料保持架也具有优异的运行性能,因此,轴承连续工作一段时间也不会有卡死和二次损伤的风险。舒适感与安全性塑料为汽车工业带来优异的节能性,同时提高零部件耐久性之外,塑料应用也为汽车的舒适性与安全性带来革命性的变化。

早在CHINAPLAS2008,拜耳材料科技展现的eXasis概念车以其玻璃般的透明度充分展示了塑料汽车可以带来的视觉冲击力。该概念车前後排列的车座框架由12毫米模克隆板制成,采用不锈钢覆盖。轮子也是用“镶嵌”有模克隆的透明材料来装饰,看起来就像是一扇扇小小的窗户。同时运用拜耳材料科技的Desmodur和Desmophen赋予其镀铬抛光效果,更加突出了这一特色。

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