塑料在汽车上应用1

汽车中塑料零件可分为三大类，即外饰件、内饰件和功能件。1、汽车内饰塑料件主要有仪表板、门内板、座椅、顶棚、门手柄、门内上下饰条、杂物箱、侧窗防霜器、握把、按钮等。第一页，共41页。2、汽车外饰件主要有汽车保险杠、散热器格栅、挡泥板（轮壳罩）、防撞条（防擦条）、后导流板、各种车灯、轮箍罩、其它零件如门锁、窗玻璃升降器的支承机构及摇手柄、雨刷器和灯的总成、杆、球碗等。第二页，共41页。3、汽车用塑料功能件主要有方向盘、燃油箱、发动机进气岐管、发动机汽缸罩盖、各种塑料齿轮如正时齿轮、凸轮、油管、油管接头等，如表1。第三页，共41页。现将重要的，有特色的零件及其成型方法介绍如下：第四页，共41页。

一、汽车保险杠，大型薄壁塑件。注塑机：由于是长条形制件，模具宽、高、制品重三者不匹配，因此用普通大型注塑机注塑易造成机器的浪费，因此近年来发展了保险杠专用注塑机，模板宽而低，呈长条形，如日本宇部生产的保险杠专用注塑机。注塑模具：大型模具，有内侧抽芯，有外侧抽芯，浇注系统由于制件大，熔体流程长，因此采用多点进浇，热流道+冷流道以保证压力传递，塑料熔体温度均匀，流程不致太长如图第五页，共41页。第六页，共41页。第七页，共41页。但这样熔接痕较多，熔接痕降低了强度，特别是用玻纤增强塑料时，因玻纤不可能越过熔接痕，因而形成强度薄弱点，而且表面有熔接痕，为了克服上述问题并解决压力传递问题，改用气辅注塑成型。第八页，共41页。下图所示为气辅注塑与马自达汽车保险杠，传统保险杠由护条、外杠、内补强杠及油压减震器组成，改为气辅注塑件后上述零件合成一体，表面凹陷圆满解决，用填充PP成型，增设加强筋后其刚性增加了60%，壁厚仅2.8mm，比多个零件组合构成的前后保险杠分别减轻了37%及24%的重量。

第九页，共41页。设计时增加了加强筋，粗大的加强筋在充模时作熔体通道，型腔接近充满时，改作气体通道，浇口只要一个，流程长但压力均匀，内应力小，翘曲变形小，制品质量提高。第十页，共41页。第十一页，共41页。第十二页，共41页。保险杠材料国内多为改性PP，改性的主要目的是增韧，增韧有两类，一类是弹性体增韧加入乙丙橡胶（PP+EPDM），另一类是刚性粒子增韧，加纳米或微米级CaCO3或滑石粉，或同时加入弹性体和CaCO3或滑石粉，这一类保险杠一般染成黑色或灰黑色。第十三页，共41页。例如PP/POE/滑石粉 PP/EPDM/滑石粉

PP（EPF30R） 85 PP 100 （EPS30R）15 EPDM 25POE15滑石粉 35

PP-g-MAH 10Hst 0.4 滑石粉 15 抗氧剂10100.2DLTP（增塑剂）0.5

上述材料成本低，仅16元/Kg，国产，易回收。第十四页，共41页。为了作彩色保险杠有以下几种途径：①材料染色用彩色PP和彩色热塑性弹性体②喷漆、喷漆后回收困难，回头料的伸长率和耐寒性大幅下降。不能再用于制造保险杠，且喷漆涂装性能差，应进一步开发可涂PP。国际上高档轿车多用PC/PBT共混合金材料，成型流动性好，且有高刚性、高抗冲击性（是PP的3倍以上）和耐化学品、耐油性，车身和保险杆可同时一次涂装，保险杠与车身颜色一致，鲜艳夺目，但价格较高，约35元/kg。此外过去还用反应成型（RIM）的办法生产聚氨酯（PUR）保险杠等。第十五页，共41页。二、仪表板：有硬质仪表板和软质仪表板。

硬质仪表板一般用在轻小型货车上，如图，一次注塑成型，产品特点：仪表板外表面多为不规则曲面，上面有形状大小各异的异型孔，模具设计应充分考虑各镶块加工工艺，产品尺寸大，没有蒙皮，表面质量要求很高，耐高温，刚性好，普通注塑要多点进浇，这样制品的外观差，表面易凹陷，熔接痕多，一般需表面涂装，常用材料为MPPO、填充PP、ABS等，ABS耐热性较差，且玻璃倒影等问题无法解决。同样用气体辅助注塑一点进浇可解决熔接痕问题。第十六页，共41页。第十七页，共41页。轿车的仪表板都是软质仪表板、它由表皮、骨架、缓冲材料三部份构成。表皮：中高档次轿车仪表板表皮用粉末PVC搪塑，普通档次表皮用PVC/ABS等片材真空吸塑而成，将表皮和缓冲材料复合在骨架上。骨架：用铁板（奥迪、红旗）、硬纸板（捷达、桑塔纳）也有用ABS、AS、玻纤增强PP，缓冲材料：PUR泡沫等。

缺点：不同材料粘结在一起，难于回收，污染环境。第十八页，共41页。为便于回收，表皮用TPO，骨架用改性PP、缓冲材料用发泡PP。随着轿车上安全气囊的安装，已不必用软质仪表板，只要外观质量好，也可采用低成本硬质仪表板。第十九页，共41页。还有其它汽车零件，如门把手等可用气辅注塑成型。

第二十页，共41页。三、门内板：由表皮、骨架和缓冲泡沫材料构成，类似于仪表板，但材质有不同，以奥迪、红旗为例。表皮为针织绦纶缓冲层为PU泡沫骨架为ABS或其它塑料注塑成型用真空吸塑成型的方法复合在骨架上成为一体。

第二十一页，共41页。最近开发成功低压注塑压缩成型法，表皮材料是TPO内衬PP软泡沫层骨架为PP聚丙烯熔体低压注入模腔，将衬有发泡层的表皮和聚丙烯熔体挤压在一起，成型为要求的形状，如图第二十二页，共41页。四、座椅：座椅由表皮、缓冲垫和骨架组成，表皮可以是真皮、合成革、人造革、化纤纺织品，缓冲垫目前几乎毫无例外是软质高弹PU泡沫塑料，一般采用低温发泡成型，为保持座椅良好的形状，必须有软有硬，密度不同，还要有骨架，骨架除钢材外还可用GMT（玻璃纤维毡增强塑料），这样就成为全塑座椅。

第二十三页，共41页。五、车灯类：灯罩用透明塑料，常见透明塑料有PMMA、PC、PS、AS、MBS等，但用作车灯有如下几方面要求：

透光性高

非结晶高聚物，或结晶粒子非常细的聚合物

耐擦伤性好即硬度要大，用表面涂硬膜的PC，

耐冲击性好如PC

耐热性好

焊接性好焊接用振动焊接，超声波焊接，如图，热熔焊接，超声波焊接用于无压力要求的零件反光罩用PC、PPS、PBT后两者不透明，或用热固性的聚酯模塑料BMC，作前大灯的反光罩。第二十四页，共41页。第二十五页，共41页。六、全塑油箱（功能件）全塑燃油箱优点：降重50%，降低成本30%，形状设计自由度大，耐腐蚀性好，生产效率高，成本低，有很好的前景。目前国内已能生产超高分子量聚乙烯油箱如桑塔那，油箱重5.36kg，其渗漏量达到欧洲汽车燃油箱标准（≤20g/24h），而美国标准为2g/24h远高于欧洲标准。要减少渗漏量，欧洲一般是对内层作氟化处理或磺化处理，提高内层防渗能力。要达到美国标准则要生产夹层油箱即箱壁内外层用聚乙烯，中间层为尼龙（PA）或乙烯-聚乙烯醇共聚物（EVOH）为了使层与层之间粘结牢，还要加两个中间粘结层，即五层结构，其管坯就必须作成五层的，图为五层管坯挤出口模。第二十六页，共41页。第二十七页，共41页。七、发动机进气岐管：从20世纪70年代发动机周边零件就已实现塑料化，如冷却风扇，散热器水箱等。进气岐管把空气分配到发动机各气缸里，要承受发动机传来的高温，原件由铸铁或铸铝制成，改用塑料可减轻重量40～60%，此外由于塑料件内表面光滑，空气流动阻力小，从而提高了燃油效率，改善了发动机性能，在降低油耗，降低噪声方面起到一定作用。第二十八页，共41页。第二十九页，共41页。成型方法：熔芯注射，由于进气岐管形状复杂，无法抽芯，采用熔芯注射。首先用压铸模制成低熔点锡铋合金模芯。再将该模芯装到注射模具内进行注塑成型。塑料可采用增强尼龙（PA+30%GF）、聚砜（PSU）、聚苯硫醚（PPS）等塑料。然后用沸水、热油或高频加热的办法迅速将模芯熔出并回收，制品经修饰后即完成。本方法还能成型内部形状复杂的其它制品，能保证制品内腔光滑平整，尺寸精度高，下图为熔芯注塑过程示意图。第三十页，共41页。第三十一页，共41页。美国Belland公司开发了一种替代金属的聚合物型芯材料，以25%矿物填料填充的丙烯酸盐—丙烯酸共聚物作型芯，优点是该材料可溶于水，便于去除，且经烘干造粒后还能重新利用。第三十二页，共41页。模具滑合成型法：为了成型汽车上异形中空制品，日本制钢所开发了DSI-2M中空制品成型法。（DieSlideInjection）①将中空制品一分为二，两部分分别注射成型，②将两部份阴模（半成品保存在型腔内）滑移至对合位置，③闭模后在两部分结合缝处再二次注入树脂，将两者熔在一起，最后得到完整的中空制品，优点：表面精度好，尺寸精度高，壁厚均匀，设计自由度大，与超声波焊接相比，形状精度更高，内应力较低，熔接强度高。如图第三十三页，共41页。第三十四页，共41页。八、管材等连接吹塑成型：用于汽车零件立体弯管的成型，该零件抗振、耐汽油，安装方便，经济。零件壁厚是三层，无飞边，内层为气密性耐油性材料，如尼龙11，中间层为软质聚烯烃热塑性弹性体，两端厚中间薄，外层为硬质聚烯烃热塑性弹性体，两头薄中段厚，如图第三十五页，共41页。第三十六页，共41页。也可经过渡段由一种塑料变成另一种塑料，如图第三十七页，共41页。挤出的型坯直接嵌入