汽车常用的轻量化材料有:高强度钢、铝镁合金、塑料及聚合物材料、树脂基复合材料、碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等。虽然钢铁材料仍在结构材料中保持主导地位,但比例逐年下降,铝镁合金、工程塑料、复合材料等材料比例逐渐增加。“以塑代钢”已成为汽车工业发展的趋势,可以做到从汽车结构件扩展到整个汽车的内外饰件。
塑料是汽车上应用最广泛的轻质材料。它是以合成树脂为基体,加入不同的添加剂并在一定的温度、压力的作用下,塑造成各种形状制品的高分子材料。塑料的种类繁多,按热性能分为热固性和热塑性两类;按应用范围又可分为通用塑料、工程塑料、高性能工程塑料。塑料几乎可以应用在汽车上的所有总成,行业内习惯将它们分为内装(饰)件、外装件和功能件(其他结构件)。可以对汽车安全性、舒适性、轻量化、回收利用等的提升给予了较大的技术支援。
目前使用量最大的汽车塑料有PP(聚丙烯)、PUR(聚氨酯)、PVC(聚氯乙烯)、ABS、PA(聚醯胺或称尼龙)和PE(聚乙烯)。随着现代化塑料工业的发展,高性能工程塑料也越来越多的在汽车上应用。
塑料在汽车制造上已经具有50多年的应用历史,汽车塑料的用量是衡量一个国家汽车生产技术水准的标志之一。从20世纪70年代开始,汽车塑料的应用在从内饰件向外部饰件逐步扩展的发展历程。大量使用塑胶挤出制品,以替代各种昂贵的有色金属和合金材料,既可提高汽车造型的美观与设计的灵活性,降低零部件加工、装配与维修的费用,又可以降低汽车的能耗。在欧洲,车用塑料的重量占汽车自重的20%,而每辆德国车平均使用塑料接近300kg,占汽车总重量的22%。塑料在汽车上的应用数量日益增加,特别汽车内饰件对材料提出了更高的要求。利用塑料的质轻、防、吸振、设计自由度大的特点,现代汽车用塑料结构件取得了长足的发展,并且是今後的重点发展方向之一。
无论国内还是国外,汽车都是发展最快的工业行业之一,行业整体经济效益指标呈现“井喷式”增长。汽车工业的迅速发展,拉动了汽车制造材料的旺盛需求,直接刺激了塑料工业的发展速度,塑料在汽车制造业中扮演着越来越重要的角色。
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