工程塑料在汽车底盘与发动机上的应用_材料科学_工程科技_专业资料。工程塑料在汽车底盘与发动 机及周边零部件上的应用 主 ? 汽车塑化的意义 要 内 容 ? 国、内外工程塑料在汽车的应用 ? 汽车底盘和发动机及周边零部件对塑料性能的要求 ? 工程塑料在汽车底
工程塑料在汽车底盘与发动 机及周边零部件上的应用 主 ? 汽车塑化的意义 要 内 容 ? 国、内外工程塑料在汽车的应用 ? 汽车底盘和发动机及周边零部件对塑料性能的要求 ? 工程塑料在汽车底盘和发动机及周边零部件中的应用 ? 存在的问题及发展趋势 上海汽车集团股份汽车工程研究院 1、汽车塑化的意义 1.1 实现汽车轻量化 ? 世界汽车保有量与日俱增以及人们对汽车安全性、舒 适性需求的提高，增加了汽车耗油量和耗材量、重 量。 能源短缺、环境污染等一系列问题也日益突出。着眼 于长远的可持续发展，世界汽车工业界亟待解决节 能、环保两大问题。 减轻汽车自重是节约能源、降低油耗和减少排放污染 的最有效途径，汽车轻量化成为21世纪汽车技术的前 沿和热点。 ? ? 上海汽车集团股份汽车工程研究院 1、汽车塑化的意义 1.1 实现汽车轻量化 轿车重量减轻10% 轻量化的意义 燃油消耗可 减少6% 实现节能 实现环保目标 减少排放 上海汽车集团股份汽车工程研究院 1、汽车塑化的意义 1.2 塑料件本身具有的优点： ? ? ? 塑料的比重小，是减轻车体重量的有效途径。 塑料成型容易，可使形状复杂的部件加工简单化。 塑料制品的弹性变形特性能吸收大量的碰撞能量，对撞 击有较大的缓冲作用具有吸收和衰减振动和噪声的能 力，可以提高乘坐的舒适性。 塑料耐腐蚀性强，局部受损不会腐蚀，塑料对酸、碱、 盐等抗腐蚀能力大于钢板， 通过添加不同的填料、增塑剂和硬化剂来制出所需性能 的塑料，改变材料的机械强度及加工成型性能，以适应 车上不同部件的用途要求。 上海汽车集团股份汽车工程研究院 ? ? 2、国、内外工程塑料在汽车的应用情况 2.1 国外塑料在汽车上应用情况 1.400 kg 1.100 kg 1.150 kg 104 kg 58 kg 178 kg 40 kg 23 kg 138 kg 610 kg 其他材料 弹性材料 塑料 其他非贵金属 镁合金 铝合金 钢板/ 铸铁 -17 +6 +19 +13 +300 % % % % % 2000/2010 +36 % -10% 1970 2000 2010 上海汽车集团股份汽车工程研究院 7% 6% 3% W ei g h t (T ) 2% 1% 12% 1000000 1200000 1400000 200000 400000 600000 800000 0 19 91 19 93 19 95 19 97 19 99 20 01 20 03 20 05 20 07 20 09 20 11 20 13 20 15 7% 2% 2% 2.1 国外塑料在汽车上应用情况 西欧17国塑料在汽车上的年需求量 2、国、内外工程塑料在汽车的应用情况 14% Year 44% PE PC PA ABS PP UP PVC PUR PMMA Other TS Other TP PP PUR PA PE ABS PVC PBT+PET UP Other PC POM 100 50 0 TP Polyesters kg 150 200 250 300 轿车不同塑料使用情况 Fi M a er Sk t P ce od un de a t s Fa C bi la ss N Au is d ie O san A2 pe T Pe l in C F ug or R ord eot s en M 6 au o 0 To lt L nde yo ag C ta u hr ys P le Aud riu rP Pe T i A4 ug C ru eo i t3 BM M 0 W ini C On Fom e H iat pa on S da tilo Ja z R Fo en rd au F i O lt V est M N pel els er is V at ce sa ec de n tr M Os C icr pe la ss VWl M R en T eriv au ou l r To Fiat Sc a yo t P en ta an A d Vv Fo Wens rd G Vo C olf P lvo -Ma Smeug Var eot 50 tF 4 or 0 Fo 上海汽车集团股份汽车工程研究院 不同轿车塑料使用量 2、国、内外工程塑料在汽车的应用情况 2.2 国内塑料在汽车上应用情况 汽车工业主要车型塑料应用情况表 (kg/辆) PVC 车型 CA7220 Jetta 桑塔纳 富康 夏利 切诺基 CA1046L IVECO CA1092-Ⅱ EQ1092-Ⅱ EQ1141G JN1419 21.34 1.6 11.77 24.0 6.5 8.0 17.33 15.0 3.15 13.0 15.0 27.1 13.5 14.5 10.5 4.0 4.0 10.0 2.2 15.0 1.2 3.5 4.6 1.0 16.8 25.5 18.8 30.0 20.0 20.0 12.2 45 6.73 2.0 10.9 0.15 4.13 6.8 6.2 9.0 10.0 10.0 3.8 5.0 16.8 2.0 2.5 0.03 9.7 7.42 10.0 12.0 8.5 20.0 8.5 60.0 10.0 8.2 7.5 32.5 0.16 0.6 0.22 1.0 0.5 1.0 1.5 1.5 0.3 0.5 0.4 1.0 2.4 2.0 2.86 5.0 1.5 ----2.0 2.1 1.3 1.5 0.6 20.2 2.4 6.13 6.5 4.0 34.0 4.3 8.0 2.9 8.4 17.4 20.0 88.3 60.82 56.80 91.5 55.0 103.0 49.83 151.5 43.18 38.9 59.8 82.38 ABS PP PE PU POM PA FRP 合计 上海汽车集团股份汽车工程研究院 2、国、内外工程塑料在汽车的应用 2.3 国内外发动机及周边零部件塑料化概况： 系 统 发动机本体 零 部 件 缸体上罩盖 固定支架 吸气系统 吸气管（导管） 空滤器壳 缓冲罐 进气歧管 节流阀体 冷却系统 散热器水室 散热器支架 水泵出水管 耐热螺栓衬垫（罩盖） 冷却风扇 风扇护罩 塑 料 材 质 PA66+(GF+无机矿物粉)、PA66+GF、PA6+GF、SMC/BMC PA66＋GF TPO、PP＋GF、PA＋GF PP＋GF、PA＋GF PA66＋GF、PA＋GF PA66＋GF、PA＋GF PA66＋GF PA66+GF PA66/612+GF SMC PA66+GF PA66+GF 芳香族PA+GF 芳香族尼龙＋GF, PPS+GF PP+GF,PA66+GF,PA6+GF PP+GH,PA66+GF,PA6+GF 上海汽车集团股份汽车工程研究院 2、国、内外工程塑料在汽车的应用 2.3 国内外发动机及周边零部件塑料化概况： 发动机周边部件主要是发热和振动部件，其部件所用材料大多数是玻纤增强尼龙 上海汽车集团股份汽车工程研究院 3、 发动机及周边零部件对工程塑料性能的要求 3.1 发动机及周边零部件环境温度 范 围 测 定 部 位 进气管表面 启动马达表面 发动机表面 测定状况 行 驶 中 行 驶 中 行 驶 中 行 驶 中 刚 停 车 刚 停 车 刚 停 车 刚 停 车 刚 停 车 行 驶 中 行 驶 中 刚 停 车 刚 停 车 最 高 温 度 142 117 105 93 90～105 83.5 80 65 185 120 100～104 76～79 80～85 发 动 机 周 边 零 部 件 化油器表面 发动机上空 点火线圈表面 分电气表面 燃油泵表面 消声器表面 排气管附近 发电机表面 机油滤清器附近 机油滤清器附近 上海汽车集团股份汽车工程研究院 3 发动机及周边零部件对工程塑料性能的要求 3.2发动机及周边零部件接触介质情况 介 质 汽油 柴油 机油 齿轮油 硅油 乙二醇 水 制冷剂 甲醇 表面活性剂 化学触媒 用 途 燃料 燃料 润滑 润滑 热传导 热传导 冷却 冷却 燃料 玻璃清写 氧化 温 度 范 围（℃） -40～50 -40～50 80～100 80 80 105 105 -25 -40～50 -20～50 40～400 所属系统 燃料 燃料 发动机 变速箱 风扇离合器 冷却 冷却 冷却 燃料 车身玻璃 排气净化 上海汽车集团股份汽车工程研究院 3、发动机及周边零部件对工程塑料性能的要求 3.3 发动机及周边零部件对塑料性能要求： ? ? ? ? ? ? ? 质量轻 耐高温、热老化稳定性好、高温时的高刚度 能满足发动机高能量吸收和延展性要求， 良好的减震、耐摩擦、耐磨损、防噪音的性能； 高抗疲劳性、耐各种化学介质的性能、低磨损 良好的熔融流动性和成型性，尺寸稳定性要好， 加工周 期短， 生产成本低，适合大批量生产 回收性能好 上海汽车集团股份汽车工程研究院 3、 发动机及周边零部件对工程塑料性能的要求 3.3 发动机及周边零部件对塑料性能要求： 上海汽车集团股份汽车工程研究院 4、工程塑料在发动机及周边零部件中的应用 净气歧管&空气进气模块 ： 材料： PA6 ? ? ? ? 与金属相比， 减少30％的生产成本 重量减轻50％ 通过零部件整体设计，进一步减少成本 提高燃油效率 上海汽车集团股份汽车工程研究院 4.1工程塑料在发动机及周边零部件中的应用 换气冷却器端盖 ： 材料： PA46-GF30 ? 高刚度、 高抗蠕变和抗疲劳特性 ? 易加工性 制造工艺 ：注塑 ? 较低温度下注塑，同时缩短了周期 时间，节约了成本。 上海汽车集团股份汽车工程研究院 4.1工程塑料在发动机及周边零部件中的应用 发动机盖： 材料： PA6-GF11 ? 制造工艺 ：注塑 壁厚薄、重量轻 ? 表面光洁度高 ? 流动性好，注塑压力低，废品率低 ? 集成度高、减少部件数量 上海汽车集团股份汽车工程研究院 4、工程塑料在发动机及周边零部件中的应用 阀盖： 材料： PA6 制造工艺 ：注塑 ? 高强度、高刚度 ? 流动性好，易于制造 上海汽车集团股份汽车工程研究院 4、工程塑料在发动机及周边零部件中的应用 齿轮 ： 材料： PA66 ? 重量轻、只有金属齿轮的1/3 ? 降低成本30～50％ ? 噪声低 上海汽车集团股份汽车工程研究院 4、工程塑料在发动机及周边零部件中的应用 反射盘管 PA46 旋绕试管管 PA6 张紧器 PA46 线 上海汽车集团股份汽车工程研究院 4、工程塑料在发动机及周边零部件中的应用 滤油器外壳 PA46-GF50 空气清洁器支架 PA6-(GF+MiD)40 电缆管道 PA46-GF30 集成空气清洁器及共振器 PA6-(GF+MiD)40 上海汽车集团股份汽车工程研究院 4、工程塑料在发动机及周边零部件中的应用 真空管及充气管 （TPC） 增压型进气管 （TPC ） 喷吸嘴系统 PA46 变速杆罩 PA66-GF32 上海汽车集团股份汽车工程研究院 4、工程塑料在底盘零部件中的应用 汽车底盘的塑料制品要求： 具有高强度，摩擦磨损性好，因 此一般用改性POM，PBT等材料制 成。 零件名称 塑料材料 塑料和塑料元件被考虑用到汽 转向组合开关 POM, PA 车底盘上尚处起步期，目前能被塑 料所替代的零部件还有限。在这方 改性POM 转向拉杆球碗 面的研究也许带来了塑料技术上的 PA66＋GF， POM 变速箱操纵机构球碗 革新，让其在更多的方面取代金 属。 PA66＋GF 变速箱操纵机构偏心架 变速箱操纵杆滑动套 制动泵阀体 PBT＋玻璃微珠 PBT 上海汽车集团股份汽车工程研究院 4、工程塑料在底盘零部件中的应用 防尘罩 材料：TPC ? ? ? ? ? 制造工艺：注塑 重量轻，仅35克重 良好的热油抵抗性,可达100C 抗磨损性好 较低的离心膨胀和变形 . 良好的产品一致性, 吹塑过程中保持稳定的形状 上海汽车集团股份汽车工程研究院 4、工程塑料在底盘零部件中的应用 真空管 材料：TPC 制造工艺：挤出 制动齿轮 材料：PA46＋GF30 制造工艺：挤出 管口 材料：PBT 制造工艺：注塑 阀体 材料：PET-GF35 制造工艺：注塑 上海汽车集团股份汽车工程研究院 4、工程塑料在底盘零部件中的应用 塑料支轴 ： 停车制动器卡紧式端接头 材料：TPC 球碗： 制造工艺：注塑 材料： PA46-GF30 制造工艺：注塑 材料： PA66＋GF 特点： z 弹性好 z 可保持恒定扭矩 z 耐油脂和磨损 上海汽车集团股份汽车工程研究院 5 、存在的问题 ? 缺乏塑料零部件的开发和应用经验 ? 国内缺乏相关的技术标准和可靠的技术数据做支持，因此尽管许 多企业早就认识到用塑料取代金属制作发动机零部件的好处，甚 至也已开发了一些用塑料制成的零部件，但一谈到具体应用时， 国内企业的表现是望而却步。 ? 汽车塑料件的开发是一个系统工程，需要材料供应商从产品的概 念设计开始一直到材料的选用、模具的设计和制造、产品的成 型、装配的整个过程中都全面参与，提供强大的技术支持。 ? 汽车塑料件的研发能力，不能够为汽车厂提供必要的技术支持， 导致汽车企业在选择材料供应商时只能考虑国外的厂商。 ? 国产材料没有得到汽车实际应用的检验，也使得汽车企业不敢冒 然使用。 上海汽车集团股份汽车工程研究院 6、 发展趋势 ? 减少零部建数量，向零部件一体化、模块化方向发展 ? 加强塑料制品生产企业、与汽车主机厂合作，建立新材 料开发研究联合体，协调新材料及新产品的开发工作。 ? 加强对新工艺的研究，保证制品设计质量，缩短产品开 发周期。 ? 汽车塑料制品应向专业化、标准化、高品质化、环保化 方向加速发展，提高质量，降低成本。 ? 充分考虑废弃塑料件的再生利用问题 上海汽车集团股份汽车工程研究院 谢 谢！