汽车材料.ppt

汽车工业中的材料,综合技术部2008年8月7日,2,课程大纲,汽车用材料综述汽车工业用金属材料汽车工业用非金属材料,汽车材料综述,3,汽车是由上万个零部件组装而成，而这些零部件又是由几百个品种、上千个规格的材料加工制成的，可以说材料是汽车的基础。用于生产汽车的材料种类很多：有钢铁、有色金属、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等，据统计，近几年生产的一辆普通轿车,其主要材料的重量构成比大致为：钢铁65%70%、有色金属10%15%、非金属材料20%左右。各种新型材料，如轻金属材料、复合材料、高技术合成材料等越来越多的用于现代汽车。,4,汽车材料分类,5,内容提要,汽车用材料综述汽车工业用金属材料汽车工业用非金属材料,汽车用金属材料,6,构成汽车的零件约有两万多个，在这些零件中，使用了各种各样的材料，其中约86%是金属材料，而在金属材料中，钢铁材料占了80%。,7,钢板主要用于制作车身车身钢板的减薄会产生很大的轻量化效果，如减薄10%,则可实现5%的车身轻量化，从而可减少4%5%的燃料消耗。但是钢板减薄会使延展性、刚性和耐凹性下降，在冲压(冷加工)时，会产生开裂、变形、褶皱等现象。开发和应用成型性优良的高强度钢板(较低的屈服点、较高的强度和塑性、较好的焊接、涂装、防锈性能)，是改进金属材料机械性能的一个主要研究方向。,钢板在汽车工业中的应用,8,钢板在汽车工业中的应用,9,早期钢板应用情况,目前车型钢板应用情况,研发新车型钢板应用情况,钢板在汽车工业中的应用,刚强度钢板在汽车上的应用,10,11,在汽车领域中，从七十年代起，轿车技术上最明显的变化之一是大量启用了轻型材料，促进了铝材的广泛应用，出现了许多用铝部件，集中在车身构件、发动机、空调器、保险杠、装饰件、车座等部件上。随着汽车技术的发展，到本世纪中叶，汽车的主要材料将由钢材转为铝材，轿车的平均重量将会减轻35%。,背景意义,铝合金在汽车工业中的应用,12,减重典型的铝质零件一次减重效果可达30-40%，二次减重则可进一步提高到50%。降低排放每使用1kg铝，可使轿车寿命周期减少20kg尾气排放。易回收绿色环保材料，可循环回收。节能铝所节省的能量是生产该零件所用原铝耗能的6-12倍。省油重量每减轻10%，最多可实现节油8%。,铝合金在汽车工业中的应用,13,表1可用铝合金制造得主要汽车部件,铝合金在汽车工业中的应用,14,表2铝铸件代替铸铁件的重量对比表单位：kg,铝合金在汽车工业中的应用,15,表3铝铸件代替钢件的重量对比表单位：kg,铝合金在汽车工业中的应用,16,铝合金型材雷诺的“新风景二代”铝合金挤压前保险杠提高正面碰撞的吸能效果，并达到减轻重量的目的，与前纵梁采用螺栓连接。目前某新车型已决定采用此技术来提高正面碰撞的吸能效果，并达到减轻重量的全铝门骨架。,全铝门骨架上海车展,铝合金在汽车工业中的应用,17,铝合金在汽车工业中的应用,变形铝合金冲压的发动机盖板(内板和外板),18,铸铝发动机缸体,锻铝轮毂,铝合金在汽车工业中的应用,19,使用镁合金有利于汽车轻量化据资料介绍：轿车重量每减轻100kg，油耗可降低5。如果每辆汽车使用70kg镁合金，CO2排放能减少30%以上。有利于减震降噪镁的减震系数远高于铝和钢铁，具有优良的抗冲击性能，因此在转向盘骨架、转向管柱支架、气门室罩盖等汽车零部件中得到较为广泛应用。,应用镁合金的意义,镁合金在汽车工业中的应用,20,镁合金在汽车上的应用部位,21,仪表板骨架宝马X5制造的仪表板骨架，材料AM60。座椅骨架马瑞丁技术公司生产，为捷豹车型配套，材料AM50A。变速器壳体和变速器盖上海大众桑塔纳轿车变速器壳体采用镁合金。本田雅阁2006AcuraTSX北美版变速器壳体采用镁合金。,镁合金在汽车工业中的应用,22,镁合金在汽车工业中的应用,镁合金汽车零部件举例,23,内容提要,汽车用材料综述汽车工业用金属材料汽车工业用非金属材料,24,汽车工业用非金属材料,塑料材料橡胶材料玻璃、陶瓷材料工业胶涂料油液,25,塑料是一种高分子材料，用它代替各种昂贵的有色金属和合金材料，不但可以提高汽车造型的美观度与设计的灵活性，而且还可以降低汽车的能耗。此外，塑料的应用有抗腐蚀、耐磨、隔热、消声、减振等优点。,塑料材料,目前在汽车上所用塑料有：聚丙烯(PP），聚氯乙烯（PVC），聚氨酯（PUR），不饱和聚酯（UP），丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABS），酚醛树脂（PF），聚乙烯（PE）和聚酰胺（PA）。PP、PE、PUR等应用范围正在扩大。我国汽车用塑料的品种按用量排列依次为PP、PVC、PU、不饱和树脂、ABS、PF、PE、PA、PC和复合材料；,塑料简介,26,来自轻量化、环保、成本等方面的推动，作为廉价、轻质的塑料材料在汽车上的使用量越来越大。,世界汽车单车塑料发展趋势,塑料用量增加,塑料材料,27,不同车型塑料用量对比,塑料材料,28,不同塑料用量占汽车塑料总量的比例/%,塑料材料,29,塑料材料,30,复合材料,基体树脂：PPPA6/PA66PBT/PETPPSABS,增强纤维：玻璃纤维GF碳纤维CF聚酰胺纤维AF不锈钢纤维SF天然纤维NF,玻璃纤维(GF)具有来源广，性价比高的优势，在增强材料中用量最大。,天然纤维（NF)是一种环境友好材料，在汽车上有广泛的应用前景。,基体材料使用最多的是PP，其它材料在高性能的推动下，应用也日趋广泛。,纤维增强材料突破性能限制,塑料材料,塑料材料,未来发展方向,31,安全方面对汽车塑料的应用不能盲目进行，只有在保证汽车整体性能不受影响的前提下才能考虑最大限度地采用塑料材料；同时，塑料的应用首先要考虑材料应用是否能够保证车辆的安全性，这是塑料材料应用的先决条件。汽车的安全性法规（正面碰撞和侧碰法规）对材料和工艺提出了更高的要求，对塑料而言，主要表现在能量吸收和破碎尖角两个方面，如采用GMT制作的副保险杠材料能有效的吸收冲击能量，气囊材料、仪表板、B柱护板则要求材料有较好的韧性，破碎时不允许产生尖角等。,32,溃缩吸能区域能量吸收,过渡区域力的分配,刚性区域结构的基础,吉利金刚100前碰,塑料材料,33,塑料制品为满足汽车工业的需求，需要加工成各种形状，成为塑料制品后才能应用在汽车上，下面就汽车用塑料常用的几种加工成型方法和工艺简单介绍。1.注射成型2.挤出成型3.吹塑成型4.真空吸塑成型5.模压成型6.搪塑成型,塑料成型工艺,34,1、按用途分类：天然橡胶和合成橡胶天然橡胶由天然或人工种植的橡胶树经过割胶、过滤清洗、干燥等工序加工而成.合成橡胶通用橡胶和特种合成橡胶2、按照形态分类：固体橡胶、粉末橡胶、液体橡胶。,橡胶分类,橡胶材料,35,橡胶材料,密封条、密封圈、油封、密封护套、减震弹性元件、传动带（V带、同步带、多楔带）、轮胎等一般汽车的橡胶零部件约400-500个。重量一般占5%：轿车约70kg,橡胶在汽车上的应用现状,威驰加油口防护套材料为NBR+PVC,36,玻璃、陶瓷材料,玻璃材料分类,37,注：PSZ为部分稳定氧化锆；SSN为烧结碳化硅；LAS为锂-铝-硅酸盐；TTA为改性的韧性氧化铝。,陶瓷在发动机上应用,玻璃、陶瓷材料,38,38,38,汽车胶粘剂、密封胶的应用分类,从汽车整个制造过程所涉及的工作部位和功能这个角度出发,可将车用胶粘剂、密封胶大致分为5大类别：,汽车工业胶,汽车用工业胶,39,39,39,工业胶分布图,汽车用工业胶,40,40,40,折边密封胶,膨胀胶,点焊胶,汽车用工业胶,41,车底抗石击底涂,焊缝密封胶,汽车用工业胶,42,涂料：涂于物体表面，能干燥成膜的有机高分子化合物的胶体溶液或粉末叫有机涂料。涂料汽车的外衣,汽车涂料,汽车涂料的定义,FERRARI,BMW,43,汽车用涂料与施工工艺,车身涂料,汽车涂料,44,电泳涂装工艺,阴极电泳,前处理,汽车涂料,45,汽车用涂料与施工工艺,中涂施工工艺手工喷涂：手工喷涂四门两盖和发动舱等内表面。四门内表面要求两遍，间隔时间约3min。这些部位要求均匀、严密、不露底、不流挂。自动喷涂：自动机喷涂车身外表面。自动喷涂采用高压静电喷涂或高压空气喷涂。喷涂要求不露底、不流挂、厚度均匀、无针孔、无缩孔、桔皮等。,汽车涂料,46,面漆施工工艺,手动喷涂,高压静电喷涂,汽车涂料,47,汽车涂层的质量检测,膜厚,桔皮,光泽度,鲜映性,汽车涂料,48,汽车润滑油,发动机润滑油发动机油齿轮润滑油齿轮油自动变速箱润滑油自动传动液（ATF）无极变速器润滑油牵引油,润滑油的分类,49,汽车的“心脏”发动机,发动机的“血液”机油,汽车润滑油发动机油,50,汽车齿轮油用于手动变速器、驱动桥和转向器的齿轮、轴承等零件的润滑起到润滑、冷却、防锈和缓冲的作用,汽车润滑油齿轮油,离合器,传动装置,变速箱,51,汽车润滑油ATF,汽车润滑油的另一大类：ATFATF：AutoTransmissionFluid自动传动液背景介绍：自动变速箱的市场驱动力环境驱动力降低排放保护不可再生资源政府/立法机关驱动力最终客户需求节省燃油驾驶舒适性可靠性全寿命（无维护成本）,52,高性能流体高沸点腐蚀保护降低刺耳的