汽车用非金属材料

1、汽车用非金属材料内容：1    非金属材料分类及在汽车上的应用概述；2    塑料、橡胶在汽车上的应用；3    4    塑料、橡胶常用性质试验方法。一、    非金属材料分类及在汽车上的应用概述汽车工程材料包括金属材料和非金属材料。其中金属材料包括黑色金属和有色金属；非金属材料包括高分子材料、陶瓷材料、复合材料。高分子材料又分为工程塑料、合成纤维、橡胶、胶粘剂、涂料。工程塑料主要指强度、韧性和耐磨性较好的，具有价廉、耐蚀、降噪、美观、质轻等特点，可用于汽车保险杠、汽车内饰件、高档车用安全玻璃

2、、仪表板等零部件。合成纤维是指单体聚合而成具有很高强度的高分子材料，如尼龙、聚酯等，用于汽车座垫、安全带、内饰件等。橡胶具有高的弹性和回弹性，一定的强度，优异的抗疲劳，良好的耐磨、绝缘、隔声、防水、缓冲、吸振等特点，用于制造汽车的轮胎、内胎、防振橡胶、软管、密封带、传动带等零部件。各种胶粘剂起到粘结、密封等作用。涂料对车身的防锈、美化及商品价值有不可忽视的作用。陶瓷材料分为陶瓷、玻璃，陶瓷用于制造火花塞、传感器等；玻璃用于制造汽车前后门窗、侧窗等。复合材料包括非金属基复合材料、金属基复合材料，用于汽车车顶导流板、风挡窗框等车身外装板件。二、    塑料、橡胶在汽车上的应用1

3、    一些基本概念应力和应变：当材料受到外力作用，而所处的条件使它不能产生惯性移动时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种变化就称为应变。材料发生宏观的变形时，其内部分子间以及分子内各原于间的相对位置和距离就要发生变化，产生了原子间及分子之间的附加的内力，抵抗着外力，并力图恢复到变化前的状态，达到平衡时，附加内力与外力大小相等，方向相反。定义单位面积上的附加内力为应力，显然，其值与单位面积上所受的外力相等。弹性模量：对于理想的弹性固体，应力与应变关系服从虎克定律，即应力与应变成正比，比例常熟成为弹性模量。可见弹性模量是材料发生单位应变时的应力，它表征材料抵抗变形能力的大小，

4、模量愈大，愈不容易变形，表示材料刚度愈大。拉伸强度：是在规定的试验温度、湿度和试验速度下，在标被试样上沿轴向施加拉伸裁荷，直到试样被拉断为止，断裂前试样承受的最大载荷P与试样的宽度b和厚度d的乘积的比值。t=P/(bd)冲击强度：是衡量材料韧性的一种强度指标，表征材料抵抗冲击载荷破坏的能力。通常定义为试样受冲击载荷而折断时单位截面积所吸收的能量。iW/(bd)硬度：是衡量材料表面抵抗机械压力的能力的一种指标。硬度的大小与材料的抗张强度和弹性模量有关，而硬度试验又不破坏材料、方法简便，所以有时可作为估计材料抗张强度的一种替代办法。硬度试验方法很多，加荷方式有动载法和静载法两类，前者用弹性回跳法和

5、冲击力把钢球压入试样，后者则以一定形状的硬材料为压头，平稳地逐渐加荷将压头压入试样，通称压入法，因压头的形状不同和计算方法差异又有布氏、洛氏和邵氏等名称。布氏硬度试验是以平稳的裁荷将直径D一定的硬钢球压入试样表面，保持一定时问使材料充分变形，并测量压入深度h，计算试样表面凹痕的表面积，以单位面积上承受的载荷(公斤毫米2)为材料的布氏硬度。熔融指数：热塑性树脂和塑料在规定温度、恒定负荷下，熔体在一定时间内流过标淮出料模孔的重量。熔触指数可作为热塑性树脂质量控制和热塑性塑料成型加工工艺条件的参数。熔融指数RZ按下式计算：RZ600W/t(g/10min) 式中 W切取样条重量的算术平均值(g)，t

6、切取样条时间间隔(s)。2主要热塑性塑料的性能与应用常用工程塑料包括热塑性工程塑料（PE、PP、PVC、ABS、PS、PA、POM、PC等）、热固性工程塑料（酚醛树脂PF、氨基树脂UF、环氧树脂EP等）。主要热塑性塑料的性能与应用材料名称   特征    应用情况   优点    缺点    聚丙烯塑料（PP）    1    刚硬有韧性。抗弯强度高，抗疲劳、抗应力开裂2    质轻3    在高温下仍保持其力学性能

7、    1    在00C以下易变脆2    耐候性差    主要用于通风采暖系，发动机的某些配件以及外装件，汽车转向盘，仪表板，前、后保险杠，加速踏板，蓄电池壳，空气过滤器，冷却风扇，风扇护罩，散热器隔栅，转向机套管，分电器盖，灯壳，电线覆皮等。聚氨酯（PU）    耐化学性好、拉伸强度和撕裂强度高、压缩变形小、回弹性好    由于添加增塑剂之类非反应性助剂，产品经过一定的使用时间之后，随着助剂的挥发，其性能有所变化     用于制造汽车座垫、仪表板、扶

8、手、头枕等缓冲材料，保险杠、挡泥板、前端部、发动机罩等大型部件。聚氯乙烯塑料（PVC）    耐化学性，难燃自熄，耐磨，消声减震，强度较高，价廉    热稳定性差，变形后不能完全复原，低温下变硬    用于汽车座垫、车门内板及其他装饰覆盖件上。聚乙烯（PE）    1、密度小2、耐酸碱及有机溶剂3、介电性能很好4、成本低，成型加工方便    1、胶结和印刷困难2、自熄性差    用于制造汽车油箱、挡泥板、转向盘、各种液体储罐、车厢内饰件以及衬板等。ABS树脂（ABS）

9、60;  1、力学性能和热性能均好，硬度高，表面易镀金属2、耐疲劳和抗应力开裂、冲击强度高3、耐酸碱等化学腐蚀4、价格较低5、加工成型、修饰容易    1、耐候性差2、耐热性不够理想    散热器护栅、驾驶室仪表盘、控制箱、装饰类、灯壳、嵌条类。丙烯酸树脂（PMMA）    光学性极好，耐候性好，能耐紫外线和耐日光老化    比无机玻璃易划伤，不耐有机溶剂    灯玻璃类。聚酰胺（PA）    高强度和良好的冲击强度；耐蠕变性好和疲劳强度高；耐石油、润滑油和许多化学

10、溶剂与试剂；耐磨性好    吸水性大，在干燥环境下冲击强度降低    用于制造燃烧油过滤器、空气过滤器、机油过滤器、水泵壳、水泵叶轮、风扇、制动液罐、动力转向液罐、白叶窗等。聚甲醛（POM）    抗拉强度较一般尼龙高，耐疲劳，耐蠕变；尺寸稳定性好；吸水性比尼龙小；介电性好；可在1200C正常使用；摩擦系数小；弹性极好    没有自熄性；成型收缩率大    各种阀门（排水阀门、空调器阀门等）、各种叶轮（水泵叶轮、暖风器叶轮、油泵轮等）、各种电器开关及电器仪表上的小齿轮、各种手柄及门销等。聚碳酸酯

11、（PC）    抗冲击强度高，抗蠕变性能好；耐热性好，脆化温度低，能抵制日光、雨淋和气温变化的影响；化学性能好，透明度高；介电性能好；尺寸稳定性好    耐溶剂性差；有应力开裂现象；疲劳强度差    保险杠、刻度板、加热器底板等。3橡胶应用简介常用橡胶包括天然橡胶、合成橡胶（SBR、BR、CR、IR、IIR、NBR、ERM、EPRM、ACM、AUEU等）。轮胎：载重汽车的生胶以天然橡胶为主，轿车轮胎则以合成橡胶为主。车用胶管包括水、气、燃油、润滑油、液压油等的输送管通常采用丁腈橡胶、氯丁橡胶等材料制造。车用胶带多用氯丁橡胶制造。车用橡

12、胶密封件多用丙烯酸酯橡胶、硅橡胶等材料制造。门窗玻璃密封件多采用乙丙橡胶制造。三、1用非金属材料分类（主要为塑料类）A用非金属材料分类（主要为塑料类）材料名称    应用情况           聚丙烯（PP）    副仪表板板体、副仪表板盖板、ABC柱护板、行李箱饰板、行李箱后装饰板、前后保险杠（PPPE），前灯基体、轮罩挡泥板（PPEPDM）、侧裙护板（PPEPDM）、乘客扶手、遮阳板本体、安全带调整滑道挡板、杂物箱、两风口、进气格栅（PP-PE）、前扰流板（PPEPDMPE）  

13、  门槛压板、行李箱后装饰板、发动机左右下托盖、司机侧脚踏板、ABC柱护板、安全带调整滑道挡板、杯托、挡泥板（PPSBS）、轮罩护板（PPEPDM）、侧裙护板（PPEPDM）、扶手箱本体（HCPP）、扶手箱外盖板、扶手箱下盖板、双风口总成、中间除霜风道、手套箱箱座、箱体、左右风门、门内护板下板体、托盘架、前后保险杠、进气格栅、门下装饰条    门槛压板、方向盘下护盖、前风挡下装饰条、司机侧脚踏板、后背门护板、门内护板本体、装饰条本体（PPEPDM）、前后保险杠（PPEPDM）、进气格栅（PPEPDM）、侧裙护板（PPEPDM）、轮罩护板（PPEPDM）、ABC柱护

14、板、轮罩装饰板、左右扬声器面罩总成、后通风框总成、左右前轮罩护板（PP+EPDM）丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）    仪表板仿桃木分（ABS/PC）、空调出风口、导流槽、门槛压板、前风挡下饰板（ABS/PP）、后车灯基体、前隔栅、换档机构护板（ABS/PA）、CAC标牌（ABS/PC）    烟灰缸缸座、副仪表板本体、盖板板体、扶手箱内饰板、扶手箱中盖板本体、风框、左右风向叶片、门内护板上板体    后扰流板总成、后视镜本体总成、散热器隔栅本体、扶手基体聚乙烯（PE）    油箱、单风管，左右前座椅装饰盖 

15、0;  右风道总成（LDPE）、左右通风管总成、上下风向叶片连接杠、左右脚通风口总成    聚氨酯（PUR）    方向盘、座椅拉杆、座椅靠背泡沫、海绵垫、单风口密封垫、两风口密封垫    隔音块    有机玻璃（PMMA）    后车灯灯罩，前方向灯灯罩        聚碳酸酯（PC）    前灯灯罩，左右轮罩护板（PC/PB）    仪表挡板本体（PCABS）、左右风框盖、中间风框盖（PCABS）、后保

16、险杠缓冲垫    聚甲醛（POM）    扬声器面罩    上下风向叶片支架    升降器摇把总成尼龙（PA）    动力转向油罐、杂物箱旋转手柄        主要非金属件总结外饰件    名称    材料   前保险杠前保缓冲泡沫    PP+EPDM-T10EPP   后保险杠后保缓冲垫    PP+EPDM-T10PC+PBT&#

17、160;  左后、右后轮罩挡泥板    PPSBS   左后、右后轮罩护板    PPEPDM   左侧、右侧裙护板    PPEPDM-T10   左前、右前轮罩挡泥板    PPSBS   左前、右前轮罩护板    PPEPDM   散热隔栅    ABS   散热器风扇本体    PA66+GF30   

18、;进气隔栅    PP+EPDM-T30   前大灯    Base:PP+T20 Lens:PC   后大灯    Base：ABS Lens PMMA   前雾灯    Base:PP+T30 Lens:PC       内饰件    仪表板总成     PC+ABS骨架+PU发泡层+PVC/ABS表皮（搪塑）   中间风框盖    

19、PC+ABS，仿桃木   车速表    Base: ABS 灯罩:PMMA   中间除霜风道    PP-T20   左右除霜风口    ABS   左右风道    LDPE   左右通风管    LDPE   双风口    PP-T20   中间左右风框    ABS   上下风向叶片  

20、;  ABS   上下风向叶片支架    POM   上下风向叶片连接杆    PE   左右风向叶片    ABS   左右风框盖    PCABS          仪表挡板本体    PC+ABS   仪表板左下护板本体    PP-T10   左下护板泡沫    

21、;PP发泡   仪表板中间左右护板    PP-T10   杂物盒本体    ABS   手套箱箱体、箱盖    PP-T20   前后烟灰缸本体    PF   杯托本体    PP-T10   副仪表板本体    ABS   中间通道盖板本体    仿桃木ABS？   装饰皮   &#

22、160;PVC   扶手箱本体    HCPP-T10   扶手箱上盖板、内盖板    ABS   扶手箱外盖板    PP-T20   手制动护板    PP4   空调总成    PP-T40   方向盘下护盖    ABS   左右脚部通风管    PE   A柱左、右上护板   &

23、#160;PP-T20   A柱左、右下护板    PP   B柱上、下护板（左右）    PP-T20   安全带调整滑道挡板    PP-T20   C柱护板（左右）    PP-T20   左右A柱隔音块    PUR   门内护板上板体    ABS+TALC10%   下板体    PP+T10 

24、 桃木件    ABS   托盘架    PP-T10   门扶手基体    ABS   顶棚    PET-GF-PUR-PE   行礼箱后装饰板    PP   油箱    PE   转向储油罐    PA66   活性碳罐    PA6   膨胀箱  

25、 PP四、塑料、橡胶常用试验方法塑料常用试验方法测试项目    标号    试验仪器    试验方法    结果计算    备注塑料拉伸试验方法    GB l04079    拉伸试验机    夹具夹持试样咏要使试样纵轴与上、下夹具中心连线相重合。并且耍松紧适宜，以防止试样滑脱和断在夹具内为度，夹持薄膜要求夹具内衬垫橡胶之类的弹性材料。按规定速度开动机器，进行试验。试样断裂后，读取负荷及标距间伸长，或读取屈服时的负荷。测定模

26、量时，安装、调整测量变形仪器，施加负荷记录负荷及其相应的变形。    拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力，按下式计算：tP/(bd)P最大载荷、断裂负荷、屈服负荷，kgf(N)，b试样宽度，cmd试样厚度，cm断裂伸长率，按下式计算：t（G G0）/ G0G0试样原始标线距离，cm(m)；G试样断裂时标线间距离，cm(m)。    塑料简支梁冲击试验方法    GB l04379    摆锤式简支梁冲击试验机    测量试样中部的宽度和厚度，缺口试样应测量缺口处的剩余厚度，准确至0.05mm，

27、测量3次取其平均值。根抿试样破裂所需能量选择摆锤。检查及调整试验机零点和支点位置。将试样水平放在支座上，宽面紧贴支座铅直支承面，缺口面或末加工面背向冲锤，试样中心或缺口位置应与冲锤对准，平稳释放摆锤，由度盘读取冲击试样后所消耗的功。    冲击强度按下式计算：A/bdA试样所消耗的功；b试样宽度；d试样厚度。   塑料撕裂强度试验方法    HG216765    撕裂强度试验机    测量试样直角口处的厚度，难确至0.001mm，沿撕裂方向测量3点，求其算术平均值。将试样夹在试验机夹具上，夹入

28、部分不大于22mm，并使试样受力方向与撕裂方向垂直。试样破裂后读取负荷值(kgf)(N)。    trP/dP试验破裂时的最大负荷；d试样的厚度    塑料耐热性(马丁)试验方法    GB l03570    马丁耐热试验仪    本方法是测定试样在等速升温环境中，在一定静弯曲力矩的作用下，达到一定弯曲变形时的温度，以示耐热性。安装试样于垂直方向，并使横杆处于水平位置，试样弯曲有效长度为56mm，鼓风，升温， 当每一试样的变形指示器下降6mm时，记录两支温度计数，取其算术平均值。  

29、  试验结果以每组试样的算术平均值表示    热塑性塑料软化点(维卡)试验方法    GB 163379    软化点(维卡)试验装置       本方法是测定热塑性塑料于液休传热介质中，在一定的负荷、一定的等速升温条件下，试样被lmm2压针头压入1mm时的温度。    材料的软化点(维卡)以两个试样的算术平均值表示    塑料弯曲负载热变形温度试验方法    GB 163479    热变形温度试验装置  

30、;     本方法是测定塑料试洋浸在一种等速升温的合适液体传热介质中，在简支梁式的静弯曲负载作用下，试样弯曲变形达到规定值时的温度。    材料的热变形温度值以同组试样算术平均值表示    塑料熔融指数试验方法    HG2117177    熔融指数仪       本方法是测定热塑性树脂和塑料在规定温度、恒定负荷下，熔体在一定时间内流过标淮出料模孔的重量。  熔触指数可作为热塑性树脂质量控制和热塑性塑料成型加工工艺条件的参数。    

31、熔融指数RZ按下式计算：RZ600W/t(g/10min)式中 W切取样条重量的算术平均值(g)，t切取样条时间间隔(s)。    塑料邵氏硬度试验方法    HG 215265    邵氏硬度计    本方法系测定试样在一定负荷和标准压印器作用下的硬度值。    试验结果以所有测定位的算术平均值和最大最小值表示    橡胶常用试验方法测试项目    标号    试验仪器    试验方法    结

32、果计算    备注硫化橡胶和热塑性橡胶拉伸性能的测定    GB/T 528-92    拉力试验机、裁刀、锥形测径计、厚度计    将哑铃状试样匀称地置于上、下夹持器上，调节夹持器移动速度，开动试验机，拉伸试样并跟踪试样的标记，记录数据    TSF/(Wb)TS拉伸强度，Mpa；F试样拉伸至断裂过程中出现的最大力值，N；W试样狭小平行部分的宽度，mm；B试样的厚度，mm。    硫化橡胶邵尔A硬度试验方法    GB/T 531-92   &

33、#160;邵尔A型硬度计    试样的每一点只准测量一次，测量点间的距离不小于6mm，与试验边缘的距离不小于12mm    F55075HAF对硬度计所施加的力，mN；550压针未压入试样时(硬度计指零时)弹簧的力；75硬度计每1度所对应的力；HA邵尔A型硬度计指示的度数。    硫化橡胶密度的测定    GB/T 533-91    分析天平、天平盘跨架、烧杯、密度瓶    A法：称量试样在空气中的质量m1，称量试样在水中的质量m2B法：称量密度瓶的质量m1，称量密度瓶和试

34、样的质量m2，将试样装入密度瓶内，注满蒸馏水，称其质量m3，将瓶子倒空，重新注满蒸馏水，称其质量m4    A：m10/( m1- m2)B：(m2- m1)0/( m4- m3)+ ( m2- m1)   硫化橡胶低温脆性的测定    GB/T 1682-94    单试样脆性试验机    调节介质到所需温度，将试样冷冻3min，提起试样，用冲击器冲击试样，通过反复试验，确定至少两个试样不破坏的最低温度和至少一个试样破坏的最高温度，如果两者相差不大于10C，试验结束    

35、试验出现破坏的最高温度，即该试验品的脆性温度    硫化橡胶在常温和高温下的压缩应力松弛的测定    GB 1685-82    橡胶压缩应力松弛仪    准备三个试样放入夹具，压缩到规定的压缩率，在30min后测量压缩力，测完后，将压缩试样置于规定温度的恒温箱中，放置一定时间后，取出在试验温度下冷却2h，测量松弛后每个试样的压缩力    K=Ft/F0K应力松弛系数；Ft试样在恒温箱中放置t小时后的压缩力；F0试样的初始压缩力，即试样压缩30min测定的压缩力    硫化橡

36、胶伸张疲劳的测定    GB 1688-86    疲劳试验机    将一组试样整齐地夹入试验机的上、下夹持器中，调整完毕后开动试验机，记录每个试样的断裂次数    KpZ2/Z1Kp伸张疲劳系数；Z2伸张疲劳后拉伸性能测定值；Z1伸张疲劳前拉伸性能测定值    硫化橡胶耐磨性能的测定    GB 1689-82    阿克隆磨耗机    把粘好试样的胶轮固定在回转轴上，开动电机，使胶轮按顺时针方向旋转，预磨1520min取下用天平称量

37、后，再固定进行试验，里程为1.61km，试验完后1h内测量    V=(g1-g2)/V试样磨损体积，g； g1、g2试样前后的质量    硬质橡胶抗冲击强度试验方法    GB 1697-82    摆锤式冲击试验机    试验机调零，将试样紧密地横放在试验机的支点上，并释放摆锤，使其冲击试样的宽面，摆锤冲击后回弹，使摆锤停止摆动，并立即记下指示值。每个试样只能受一次冲击，如试样未断，更换较大能量的摆锤。    r=A/(bdL)r试样抗冲击强度；A击断试样后指针所指的刻度，kgf.cm；b试样的宽度，cm； d试样的厚度，cm； L支点间的距离，cm    硬质橡胶耐热试验方法    GB 1699-82