高分子材料在汽车轻量化上的应用
高分子材料在汽车制造中的应用研究
高分子材料在汽车制造中的应用研究摘要:随着汽车制造工艺的不断发展,高分子材料在汽车制造中的应用逐渐增加。
本文将着重探讨高分子材料在汽车制造中的应用研究,并分析其在提升汽车性能、改善乘坐舒适度和减少能源消耗等方面所起到的影响。
引言:高分子材料是由大量单体分子通过化学键连接而成的材料,具有轻质、高强度、抗腐蚀等特性。
这些特性使得高分子材料在汽车制造中得到广泛应用。
在过去的几十年里,汽车制造商不断探索高分子材料的潜力,并在车身、内饰、发动机部件等方面进行了广泛的应用研究。
一、高分子材料在车身制造中的应用车身是汽车的重要组成部分,直接关系到外观设计、车辆结构强度和碰撞安全性能。
高分子材料能够满足车身轻量化的需求,提高汽车燃油经济性,减少能源消耗。
例如,聚合物基复合材料可以用于制造车身结构件,其具有较高的比强度和刚度,同时具有较好的吸能性能,能够在碰撞事故中有效保护车内乘员的安全。
二、高分子材料在内饰制造中的应用汽车内饰是提高乘坐舒适度和美感的关键因素之一。
高分子材料在内饰制造中发挥了重要作用。
例如,使用塑料材料代替传统的金属材料可以降低汽车的重量,提高燃油经济性。
此外,高分子材料还具有更好的音、热隔离性能,能够降低内饰噪音和温度,提升乘坐舒适度。
三、高分子材料在发动机部件制造中的应用发动机是汽车的核心部件,对汽车性能和能效有着重要影响。
高分子材料的应用可以提高发动机部件的耐热性、耐磨性和耐腐蚀性。
例如,使用高温耐热塑料可以制造发动机罩,有效减少热气体的散失,提高发动机的工作效率。
此外,高分子材料还具有较低的磨损率和摩擦系数,能够减少零部件的磨损和能源消耗,延长发动机的使用寿命。
四、高分子材料在悬挂系统制造中的应用悬挂系统是汽车悬挂装置的核心组成部分,直接影响到汽车的操控性能和乘坐舒适度。
高分子材料在悬挂系统制造中有着广泛的应用。
例如,使用聚合物基复合材料制造悬挂弹簧可以减轻汽车重量,提高悬挂系统的回弹性能。
高分子材料在汽车轻量化中的应用
高分子材料在汽车轻量化中的应用在当今汽车工业的发展中,轻量化已经成为了一个至关重要的课题。
随着环保法规的日益严格和消费者对燃油经济性的更高要求,汽车制造商们纷纷寻求各种方法来减轻车辆的重量,而高分子材料的应用便是其中一项关键的技术手段。
高分子材料,简单来说,就是由大量重复单元组成的大分子化合物。
常见的高分子材料包括塑料、橡胶、纤维等。
这些材料具有许多优异的性能,如重量轻、强度高、耐腐蚀、易于加工成型等,使得它们在汽车轻量化领域中发挥着越来越重要的作用。
首先,塑料在汽车中的应用十分广泛。
汽车内饰件,如仪表盘、门板、座椅靠背等,大量采用了塑料材料。
与传统的金属材料相比,塑料不仅重量轻,还能够通过注塑成型等工艺实现复杂的形状和结构,满足汽车设计的多样化需求。
同时,一些高性能的工程塑料,如聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚苯醚(PPO)等,具有出色的机械性能和耐热性能,可以用于制造汽车的发动机周边部件、电子电器部件等。
例如,PC 材料常用于制造汽车灯罩,其良好的透光性和耐冲击性能够保证车灯的照明效果和安全性;PA 材料则可用于制造进气歧管,其耐高温和高强度的特点能够适应发动机舱内的恶劣环境。
橡胶也是汽车中不可或缺的高分子材料之一。
轮胎是橡胶在汽车上最典型的应用。
现代轮胎通常采用合成橡胶,如丁苯橡胶(SBR)、顺丁橡胶(BR)、丁基橡胶(IIR)等,与天然橡胶混合使用,以获得良好的耐磨性、抗老化性和抓地力。
此外,橡胶还用于制造汽车的密封件、减震件等。
密封件能够防止液体和气体的泄漏,保证汽车的正常运行;减震件则可以减少车辆行驶过程中的震动和噪声,提高乘坐舒适性。
纤维增强复合材料是近年来在汽车轻量化领域中发展迅速的一种高分子材料。
这类材料通常由纤维(如碳纤维、玻璃纤维等)和树脂基体(如环氧树脂、不饱和聚酯树脂等)组成。
纤维提供了高强度和高模量,而树脂基体则将纤维粘结在一起,并赋予材料一定的韧性和耐腐蚀性。
碳纤维增强复合材料具有极高的强度和刚度,同时重量非常轻,因此被广泛应用于高端汽车的车身结构件、底盘部件等。
超高分子量聚乙烯在汽车工业中的应用案例分析
超高分子量聚乙烯在汽车工业中的应用案例分析超高分子量聚乙烯(Ultra-High Molecular Weight Polyethylene,简称UHMWPE)是一种具有出色性能和广泛应用领域的高分子材料。
在汽车工业中,UHMWPE的应用范围不断扩大,其独特的特性使其成为汽车部件制造的理想选择。
本文将通过分析几个实际案例,探讨UHMWPE在汽车工业中的应用及其优势。
1. 减少磨损和摩擦UHMWPE因其极高的分子量和低摩擦系数,被广泛应用于汽车制动系统。
例如,UHMWPE可以用于制造刹车衬片,其良好的耐磨性和低摩擦系数能够减少制动系统的磨损和噪音。
实际案例表明,采用UHMWPE制造的刹车衬片能够显著提高制动性能,并延长整个制动系统的使用寿命。
2. 提高碰撞安全性能UHMWPE还可以在汽车车身和保险杠等部件中起到缓冲和吸能的作用。
由于其出色的抗冲击性能和高吸能能力,UHMWPE能够减少碰撞时对车身的冲击力,提高汽车的碰撞安全性能。
一些汽车制造商已经采用UHMWPE制造车身结构件,以增强车身的强度和安全性。
3. 减轻重量相较于传统的金属材料,UHMWPE具有极低的密度,因此可以用于制造轻量化的汽车零部件。
例如,UHMWPE可以制作轻便的零件,如汽车内饰件、门板等。
这不仅有助于减轻汽车整体重量,提高燃油效率,还可以减少环境污染。
4. 延长使用寿命由于UHMWPE具有出色的耐用性和耐腐蚀性,因此能够延长汽车零部件的使用寿命。
例如,采用UHMWPE制造的传动系统零件可以减少磨损和摩擦,从而降低维护和更换的频率,并提高整体使用寿命。
此外,UHMWPE还能够抵抗化学物质和恶劣的工作环境,使其在汽车工业中越来越受到青睐。
总结起来,UHMWPE在汽车工业中的应用案例分析表明,其在制动系统、车身结构、轻量化和延长使用寿命等方面具有明显优势。
强大的耐磨性、低摩擦系数、高抗冲击性能和耐腐蚀性使得UHMWPE成为理想的汽车部件材料。
轻量化技术和材料在汽车工程中的应用
轻量化技术和材料在汽车工程中的应用摘要:伴随着我国汽车制造行业的发展,汽车保有量在逐步提升,对人们的日常生活与工作产生了较为深远的影响,然而与此同时,汽车制造行业也正在面临能源短缺、环境污染等危机,节能减排成为我国乃至世界汽车工业需要重点解决的一项问题。
基于此,以下对轻量化技术和材料在汽车工程中的应用进行了探讨,以供参考。
关键词:轻量化技术和材料;汽车工程;应用引言随着汽车燃油价格的不断提高,汽车轻量化已经成为有效降低汽车能耗、控制成本的关键举措,这也是获取更多汽车消费者的关键所在。
为此,加大对汽车轻量化技术应用的研究,采用更多的新材料,在确保汽车安全性的同时推动汽车轻量化发展,实现降低能耗,推动汽车节能减排。
1车架轻量化设计方案车架结构轻量化的总体原则为:①不影响车架整体承载及抗扭性;②对于应力集中的位置进行局部加强;③精简结构,实现降重。
基于现有车型的车架结构,在满足承载及可靠性的基础上,对车架材料及结构进行优化。
轻量化方案既能减轻自重,又能提高车辆的承载能力,高强钢材料不可或缺。
高强度钢具有以下优点:①原材料价格低,经济性好;②综合性能优越,易实现零部件的强度和刚度要求;③与普通钢材强度相比,高强度钢具有较高的缓冲,从而提高汽车的安全性。
在不影响使用性能的前提下结构设计时,高强度钢的强度优点可以减轻构件壁厚,从而降低产品质量。
据研究,相对于传统510L的普通钢材,500MPa级高强钢种的减重潜能约为20%,700MPa级高强钢种的减重潜能可达到30%以上。
2汽车轻量化途径就当前总体情况来看,全球范围内的中型乘用车平均质量在1200-1400kg之间。
针对汽车轻量化而言,该目标可以通过以下途径来实现:a.加强轻质材料的使用,例如,密度相对较低的铝、铝合金以及碳纤维复合材料等都为轻质材料,对于此类材料的合理使用能够大大减少汽车重量;b.对原本汽车使用的普通钢材替换为高强度钢,通过此种方式有利于有效降低钢板厚度;c.加强现代化先进制造工艺的使用,目前汽车制造应用较为广泛的工艺包括半固态成形技术、液压成形技术以及激光拼焊技术等;d.针对汽车的结构设计展开全面优化,具体来说就是汽车车身、发动机等构件展开相应的结构优化,对于此方面尝试应用在前轮驱动以及超轻悬架结构等。
高分子材料在汽车领域应用探讨
高分子材料在汽车领域应用探讨作者:杨青来源:《卷宗》2016年第11期摘要:随着我国经济的快速发展,汽车已经进入千家万户,在给人们提供方便出行的同时也加大了能源消耗与有害气体的排放,污染了环境。
因此汽车要想实现持续化发展则必须解决工业能耗高与排放量大的问题。
而汽车轻量化无疑是最好的选择。
本文首先提出了汽车轻量化概念,接着提出了在汽车内饰与功能结构件上应用高分子材料的现状,最后论述了将高分子材料应用于汽车工业的策略。
关键词:高分子材料;汽车领域;应用当前汽车工业得到了快速发展,要求在车体结构、车身重量、防止腐蚀、做好隔音减振、节约能源等方面实现突破性进展,要求生产工艺实现自动化、行驶达到高速化。
因此在生产汽车过程中大量应用重量轻、韧性好、不易腐蚀、良好隔音隔热的高分子材料,不但可以在汽车行驶中节约大量的燃料而且也可以提高汽车综合性能。
所以当前高分子材料已普遍应用于汽车生产当中。
由于使用高分子材料,所以不但可以减轻汽车总体重量,减少能源排放,而且也可以利用塑料易成型加工的特点,可以减少生产成本。
当前,高分子材料已广泛应用于汽车饰件与功能结构件当中,在汽车总重量中占到了十分之一以上。
1 高分子材料在汽车上的应用状况1、汽车饰件上的应用汽车的饰件主要有内饰件与外饰件。
这些饰件的作用等同于汽车的功能结构件。
它们不但具有多方面的功能,而且主要占据着汽车的外观,是购买汽车者的首要选择。
(1)内饰件汽车的内饰件主要有仪表板、车门内板、方向盘、座椅、顶篷、地垫、遮阳板等。
内饰件不但要保证具有减振、隔热、隔音、遮音等作用,而且还要求做到耐热与高抗冲性、高强度与刚性、表面硬度高、不易被化学品腐蚀、不怕刮擦、保护环境等特点。
最早汽车内饰件主要应用金属、木材、纤维纺织品等制作而成,不但外观较差而且也不利于保护环境。
因此,高分子材料以其独有的优势迅速得到了汽车行业的应用。
当前,汽车内饰件当中应用的塑料在汽车全部塑料中占到了一半以上。
2024年先进高分子材料市场发展现状
2024年先进高分子材料市场发展现状1. 引言先进高分子材料是一类具有特殊性能和广泛应用前景的新型高分子材料。
随着科技的进步和工业的发展,先进高分子材料在各个领域中得到了广泛应用。
本文将对先进高分子材料市场的发展现状进行分析。
2. 先进高分子材料的种类及应用先进高分子材料包括但不限于聚合物复合材料、功能性高分子材料、生物医用高分子材料等。
这些材料具有优异的物理性质、化学稳定性和机械性能,广泛应用于航空航天、汽车制造、电子技术、生物医药等领域。
在航空航天领域,先进高分子材料被用于制造轻质高强度的航空器零部件,以提高飞行器的燃油效率和减少碳排放。
在汽车制造领域,先进高分子材料可以用于制造轻量化车身和能源储存装置,以提高汽车的燃油经济性和减少尾气排放。
在电子技术领域,先进高分子材料被用于制造电子元件和柔性电子产品,以满足现代电子设备对小型化和高性能的需求。
在生物医药领域,先进高分子材料被用于制备医用仿生材料、药物传输系统和生物传感器,为医疗诊断和治疗提供了新的途径。
3. 先进高分子材料市场的发展趋势在全球范围内,先进高分子材料市场呈现出快速增长的态势。
这主要受到创新技术的推动和市场需求的拉动。
首先,先进高分子材料领域的技术创新不断突破。
随着纳米技术、复合材料技术、功能化改性技术的发展,先进高分子材料的性能得到了大幅提升。
同时,新型高分子材料的开发也为市场发展提供了新的机遇。
其次,各个行业对先进高分子材料的需求持续增长。
随着全球经济的发展和人民生活水平的提高,航空航天、汽车制造、电子技术、生物医药等领域对先进高分子材料的需求不断扩大。
同时,人们对产品性能和质量的要求也越来越高,促使先进高分子材料市场不断发展壮大。
4. 先进高分子材料市场的挑战与机遇虽然先进高分子材料市场发展迅猛,但仍面临一些挑战。
首先,高成本是先进高分子材料市场发展的制约因素之一。
与传统材料相比,先进高分子材料的制备成本较高,这使得其在大规模应用中面临一定的成本压力。
高分子复合材料的应用场景
高分子复合材料的应用场景随着科技的不断进步,高分子复合材料在各个领域得到了广泛的应用。
它具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,使得它成为了替代传统材料的理想选择。
下面将以人类的视角,介绍高分子复合材料在不同领域的应用场景。
1. 轻量化汽车制造高分子复合材料在汽车制造领域得到了广泛应用。
与传统金属材料相比,高分子复合材料具有更轻的重量和更高的强度,能够减轻汽车的整体重量。
这不仅能够提升汽车的燃油效率,减少尾气排放,还能提高汽车的安全性能。
高分子复合材料在汽车车身、车门、座椅等部件上的应用,使得汽车更加节能环保,同时保证了车辆的舒适性和安全性。
2. 航空航天领域航空航天领域对材料的要求非常高,高分子复合材料凭借其良好的物理性能和化学性能,在航空航天领域得到了广泛的应用。
例如,高分子复合材料可以用于制造飞机机身、翼面、螺旋桨等部件,能够大幅度减轻飞机的重量,提高燃油效率,同时还能提高飞机的强度和耐久性。
此外,高分子复合材料还可以用于制造航天器的外壳和热防护材料,能够承受极端的温度和压力,保护航天器的安全。
3. 建筑领域高分子复合材料在建筑领域的应用也越来越广泛。
在地震频发的地区,高分子复合材料可以用于制造抗震支撑结构,提高建筑物的抗震能力。
此外,高分子复合材料还可以用于制造外墙保温材料,能够有效隔热保温,提高建筑物的能源利用效率。
高分子复合材料还可以用于制造建筑物的屋顶、地板等部件,具有轻质、强度高的特点,提高了建筑物的整体质量。
4. 医疗器械领域高分子复合材料在医疗器械领域的应用也非常广泛。
例如,高分子复合材料可以用于制造人工关节、骨修复材料等,具有良好的生物相容性和机械性能,能够有效替代传统的金属材料。
高分子复合材料还可以用于制造医用导管、缝线等,具有良好的柔韧性和耐腐蚀性,能够提高手术的安全性和舒适性。
高分子复合材料在汽车制造、航空航天、建筑和医疗器械等领域都有广泛的应用。
它的轻质、高强度、耐腐蚀等优点使得它成为了替代传统材料的理想选择。
汽车轻量化中的化工材料的运用分析
准。
在塑料方面,以工程塑料居多,如尼龙、高端聚烯烃、聚碳酸酯等。
在复合材料方面,以树脂基纤维增强材料为主,如碳纤维类的高性能纤维、环氧树脂类的热固性树脂材料应用等。
而且,复合材料大多属于高分子材料,其材料成型加工与应用,也能够以具有“质量体系管理标准”特征的工艺流程进行生产制造。
并且,实现“个性化订制生产”目标。
此类材料在汽车轻量化生产要素层面的比较优势,集中体现在“技术含量高”“功能性强”“性能优异”“质量轻薄”等方面。
从当前化工材料在汽车轻量化中的运用现状分析,其运用已经涉及到整个汽车实体。
比如,在动力系统零部件中的运用、在车窗零部件中的运用、在内饰与外饰中的运用、在车身中的运用等,几乎涵盖了整体汽车组成要素。
以汽车轻量化中应用相对普遍的塑料为例,已经实现了40个部位的具体应用[2]。
以车身中的化工材料运用现状为例,在“白车身”和“车身覆盖件”主体结构中,已获得有效应用。
比如,在“白车身”方面,以工程塑料、CFRP —碳纤维复合材料为主的轻量化应用,主要集中于受力结构加固。
典型的宝马7系列汽车中,在骨架加固件的材料选择方面,即以CFRP —碳纤维复合材料为准。
具体而言,在钢材为主体的基本骨架基础上,将CFRP —碳纤维复合材料应用到了车顶横梁、C 柱和A 柱加固件、行李舱和室内隔断等个别部位。
从应用效用看,车体骨架减轻量约为40 kg 、整体车型减轻量约在130 kg 。
另外,在B 柱中对尼龙塑料加强件的使用,也可以使整体减轻量达到2.9 kg 。
再如,宝马i3系列中,对于CFRP —碳纤维复合材料的大量应用,就是在宝马i7系列减轻量数据基础上,进一步将减轻量,提高到了250 kg 到350 kg 范围,其平均减轻量也达到了300 kg 左右。
3 汽车轻量化中的化工材料用量分析从汽车轻量化发展路径中的化工材料用量情况看,一方面,主要通过化工新材料逐渐替代钢材料,形成了“以塑代钢”0 引言汽车产品发展过程,先后经历了独立产品生产制造、流水线作业生产制造、工业产业链条生产制造三个主要时期。
高分子复合材料的制备及其应用现状
高分子复合材料的制备及其应用现状高分子复合材料,一种由两种或以上的不同材料通过化学或物理方法结合制成的新材料,具有很高的物理性能和化学稳定性,被广泛应用于汽车、航空航天、电子等多个领域。
一、高分子复合材料的制备方法高分子复合材料的制备方法种类繁多,包括熔融法、浸渍法、光聚合法等,下面介绍其中几种常见的制备方法。
1.熔融法熔融法是将两种或以上的熔融状态的物质混合,在高温下进行熔融、混合、均质,然后冷却成型。
这种方法适用于生产塑料制品和高分子复合材料。
其优点是过程简单,易于控制;缺点是可能会有某些成分损失。
2.浸渍法浸渍法是将填充物与高分子材料互先浸渍,然后干燥、压制、加热等一系列工艺制成复合材料。
这种方法适用于生产玻璃纤维增强材料、碳纤维增强材料等。
其优点是制备工艺简单,成型周期短;缺点是可能会带来一些浪费。
3.光聚合法光聚合法是将高分子预聚物、交联剂和光引发剂等在光聚合反应中生成高分子复合材料。
这种方法适用于生产北极虾壳骨质骨组织增生传导复合材料、干扰素等。
其优点是制备过程简单,灵活性高,适应性强;缺点是对光源的要求较高,而且光源需带有一定的紫外光。
二、高分子复合材料的应用现状高分子复合材料已经广泛应用于汽车、航空航天、电子、建筑等多个领域,下面简单介绍几个应用领域。
1.汽车领域高分子复合材料主要应用于汽车轻量化,降低车身重量,提高燃油经济性和环保性能。
在汽车零部件中,高分子复合材料因其结构精密、大小可调、抗震抗压性能强,而被广泛应用于车身和内部功能模块。
2.航空航天领域高分子复合材料被广泛应用于航空航天领域的制造和维护,其中最突出的应用是在飞机和航天器的结构件中。
高分子复合材料还可以用来制造无损探测传感器,电池和供电系统等。
3.建筑领域高分子复合材料应用于建筑领域,主要是作为建筑材料的增量。
通过使用高分子复合材料,可以降低建筑物的重量,提高其抗地震性能和节能性能。
4.电子领域高分子复合材料在电子领域的应用主要是用于制造高分子介电材料,例如电容器、电缆、太阳能电池器件、半导体器件等等。
高分子材料在汽车工业中的应用前景与趋势
高分子材料在汽车工业中的应用前景与趋势高分子材料是一类分子量相对较高的化合物,具有较好的物理性质与化学性质,被广泛应用于各个领域。
在汽车工业中,高分子材料的应用前景与趋势备受关注,其在汽车制造领域带来了革命性的变化。
1. 轻量化设计趋势汽车制造商越来越重视车辆的轻量化设计,以提高燃油效率、减少排放和增强车辆性能。
高分子材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点,可以替代传统金属材料,实现车身结构的轻量化设计。
例如,碳纤维复合材料在车身结构中的应用,可以减轻车辆重量并提高整车刚性,从而达到更好的性能和节能的效果。
2. 节能减排趋势随着环保意识的不断提高,汽车工业也在积极寻求环保节能的解决方案。
高分子材料不仅可以实现车身结构的轻量化设计,还可以用于制造动力系统的关键部件,如电池壳体、电线等。
通过高分子材料在汽车制造中的应用,可以减少燃料的消耗,降低尾气排放,从而实现节能减排的目标。
3. 智能化发展趋势随着汽车行业的智能化发展,高分子材料在汽车内饰、外饰及功能部件中的应用也逐渐增多。
高分子材料具有着色性好、可塑性强、防腐蚀等特点,适合用于制造汽车内饰件。
同时,高分子材料还可以用于制造传感器外壳、导热硅胶等智能化零部件,为汽车增加智能化功能,提升用户体验。
4. 个性化定制趋势消费者对汽车个性化定制的需求不断增加,高分子材料的制造工艺灵活且成本相对较低,能够满足汽车制造商对多样化产品的需求。
高分子材料不仅能够实现车身颜色、外观的定制,还可以用于制造多样化的功能部件,满足消费者对汽车个性化的需求。
综上所述,高分子材料在汽车工业中有着广阔的应用前景与发展趋势。
随着技术的不断进步和消费者需求的不断变化,高分子材料将在汽车制造领域扮演着越来越重要的角色,为汽车行业带来更多的创新与发展机遇。
汽车零件的高分子材料
汽车零件的高分子材料汽车零件的高分子材料汽车零件是构成汽车重要组成部分的物质实体,而高分子材料,则是一类在汽车行业中广泛应用的材料。
本文将以汽车外部和内部零件为例,介绍高分子材料在汽车制造中的应用。
首先,让我们来看看高分子材料在汽车外部零件中的应用。
作为汽车的第一批直接接触到外界环境的部件,外部零件需要具备一定的强度、耐久性和抗老化能力。
因此,高分子材料的轻量化、耐候性和易加工性成为了这些零件材料的首选。
例如,汽车车身、前后保险杠和车窗密封条等外部零件一般采用聚丙烯(polypropylene)作为主要的材料。
聚丙烯具有重量轻、耐候性好和机械强度高的特点,能够有效降低整车的重量、提升耐用性和减少油耗。
其次,让我们转向汽车内部零件的高分子材料应用。
汽车内部零件主要包括仪表盘、座椅、门板等部件,这些部件除了需要满足外观美观、符合人体工程学和提供舒适性的要求外,还需要具备一定的耐磨损性和阻燃性。
因此,在内部零件中广泛使用的高分子材料有聚氨酯(polyurethane)、聚碳酸酯(polycarbonate)和聚丙烯酸酯(polyacrylic ester)等。
聚氨酯材料可用于制造汽车座椅,因其具有柔软性、弹性和耐磨损性,能够提供乘坐者舒适的座椅体验。
聚碳酸酯材料可用于制造仪表盘,其特点是耐高温、阻燃和透明性好,能够有效保护驾驶者和仪表盘的安全。
聚丙烯酸酯材料则可作为内饰板的材料,其具有易加工、环保、降噪和良好的表面效果的特点,能够提升车内的驾驶品质。
总之,高分子材料在汽车零件中的应用不仅提升了汽车的性能和可靠性,而且助力汽车制造业实现可持续发展。
未来,随着汽车科技的不断进步,高分子材料的研究和应用将进一步发展,为汽车零件的制造带来更多的可能性。
与此同时,我们也应该注重高分子材料的环境影响和可循环利用性,以推动汽车行业朝着更加环保和可持续发展的方向前进。
汽车轻量化用高分子材料成型加工研究进展吴波
汽车轻量化用高分子材料成型加工研究进展吴波发布时间:2021-08-18T12:02:23.671Z 来源:《基层建设》2021年第15期作者:吴波[导读] 随着汽车工业的发展,环保、资源、能源等几大因素促使汽车轻量化走上日程。
广东炜林纳新材料科技股份有限公司摘要:随着汽车工业的发展,环保、资源、能源等几大因素促使汽车轻量化走上日程。
节省资源和减少对环境的污染是其迫切需要解决的两大问题。
减轻汽车自重在一定程度上有利于减低汽车燃料排放物和保护环境,汽车自重在减少10%的情况下,燃油消耗量降低6%~8%,排放量降低5%~6%。
汽车的轻量化很大一部分是通过车用材料对燃料经济性改善作出贡献。
在汽车轻量化的大势所趋下,具有一定强度和刚度并轻质化的新材料应运而生。
而塑料制品具有良好的性能、低廉的价格、简单的加工工艺。
纤维增强树脂基复合材料在聚合物基体易改性易加工的基础上通过纤维高强度外增强提升了复合材料的强度,在满足高性能化同时代替了部分金属,符合了汽车材料轻量化发展趋势。
关键词:轻量化;高分子材料;成型引言近年来,我国汽车工业快速发展,在给人们带来便利的同时,也带来了环境污染和能源消耗的问题,如何最大限度地减少能源消耗以及对汽车尾气排放进行有限控制是汽车行业急需解决的难题。
在汽车用电池与发动机技术提升难度日益增加的背景下,汽车轻量化技术成为节能减排的重要途径。
汽车轻量化技术主要包括轻量化材料技术、轻量化设计技术和轻量化制造技术,以国内现有技术,很难在短时间内有所突破,并且研发周期长,成本高。
而开发新型的汽车材料,可以有效地减少汽车的总质量,是目前汽车轻量化技术的主要发展方向,尤其是高分子材料和高分子基的复合材料,正逐渐受到世界各汽车厂商的青睐。
1新能源汽车轻量化的必要性当前我国社会经济发展速度迅速,能源的消耗量相较于90年代而言正在日益的提升。
由于各行各业对于能源的需求量飞升较快,特别是在一些重工业和产品生产方面更加促进了能源的使用速度。
轻量化车身材料研究
轻量化车身材料研究在现代汽车制造业中,轻量化已成为一种不可忽视的趋势。
轻量化的车身能够降低油耗和排放,提升性能和舒适性。
车身的轻量化主要依靠应用新材料和制造技术。
钢铁、铝合金、纤维增强塑料、碳纤维等材料的研究和应用日益成为轻量化车身制造的关键技术。
本文将探讨当前轻量化车身材料研究的现状和未来发展方向。
1. 钢铁材料的现状和发展趋势钢铁是汽车制造中最常用的材料之一。
传统的车身由钢铁构成,具有重量稳定,强度高,成本低等优点。
然而,钢铁的密度高,不能满足轻量化的要求。
为了解决这个问题,钢铁材料得到了进一步的改良和发展,比如先进高强度钢、轻量化汽车钢、镀锌钢板和淬火质料等。
这些材料大大提升了钢铁材料的性能,使其达到更好的轻量化效果。
未来的发展趋势是将钢铁材料与新材料结合,提高轻量化和强度,同时降低成本。
2. 铝合金材料的现状和发展趋势铝合金是一种高性能、低密度的材料,广泛应用于轻量化车身的制造,如车门、车窗、车顶和发动机罩等。
铝合金的轻质化和高强度,使得汽车制造业将其作为新时代的轻量化材料的主角之一。
虽然铝合金有一些缺点,如高成本、易腐蚀和加工难度大等,但随着应用技术的进步和铝合金材料制造成本的降低,铝合金仍旧是轻量化车身制造领域的重要材料之一。
未来铝合金材料的研究和应用将重点关注铝合金的材质强度、抗氧化、弹性系数、延展性和可加工性等方面。
3. 高分子材料的现状和发展趋势高分子材料是一种具有优异力学性能、轻质化和成型性好的新型材料。
例如,聚甲醛(POM)、聚酰亚胺(PAI)和聚苯胺(PANI)等高分子材料在汽车制造中被广泛应用,在轻量化车身、减震器、密封件和悬架等方面具有优异的性能。
高分子材料的未来发展趋势主要侧重于提高材料的耐磨性、抗老化性、耐腐蚀性、缩短成型周期和降低生产成本等方面。
4. 碳纤维材料的现状和发展趋势碳纤维是一种优质、轻质化的材料,具有强度大、刚度高、耐久性好、重量轻、耐气候变化特性好等优点,已广泛应用于高性能轿车的车身制造之中。
PMMA材料在车身轻量化方面的应用
PMMA材料在车身轻量化方面的应用近年来,随着城市化进程的加速,汽车已经成为现代人生活中不可或缺的一部分。
但是汽车的加速、制动、转弯等操作都需要消耗大量的能源,而这些能源来自汽车所装备的发动机。
为了尽可能地节约能源,轻量化成为了目前汽车行业的主流趋势之一。
PMMA,即聚甲基丙烯酸甲酯,是一种亚光度的透明材料,被广泛应用于汽车行业。
该材料因其高强度、耐磨性和耐候性而成为汽车其他材料无法替代的材料之一。
PMMA材料在车身轻量化方面的应用主要表现在以下几个方面:1.前保险杠汽车的前保险杠是一种重要的车身支架,可以对汽车进行保护。
由于PMMA材料具有良好的抗冲击性能,所以可以使用较小的壁厚生产较高强度的前保险杠。
这能够有效地降低汽车的整体重量,从而促进汽车的节能减排。
2.车窗和挡风玻璃PMMA透明度高,重量轻,生产成本低,所以在汽车生产中被广泛应用。
在车窗和挡风玻璃上的应用能够降低整车的重量,并且提高驾驶员对路面的视野。
同时,PMMA还能够防止普通玻璃在碎裂时对车内乘客造成的危险,让车外的石头或其他物体对驾驶员产生的威胁最小化。
3.车灯罩使用PMMA材料生产车灯罩可以有效地降低整车的重量,提高汽车的节能性能。
同时,PMMA材料因其透光性能好,在车灯的制造中被广泛使用。
PMMA材料还可以适应不同的造型需求,使车灯的设计空间更加灵活。
4.车内装饰件PMMA材料在车内装饰件中的应用越来越广泛。
例如,可以在中控台、仪表板和车门内饰板等部位使用PMMA材料为汽车打造高端、精品般的内饰体验。
此外,PMMA材料还可以多样化表面处理,如采用喷涂、电镀、丝印等工艺,以增加材料的韧性和耐磨性。
总之,PMMA材料在汽车行业的应用非常广泛,它可以帮助汽车有效地降低车身重量,提高汽车的节能性能。
而且,PMMA材料还可以根据不同的应用需求进行定制化设计,灵活多变,极大的满足了汽车行业消费者多样化的需求。
随着技术的不断发展,PMMA材料在汽车行业的未来应用前景也将无限广阔。
高分子材料在环保领域的应用
高分子材料在环保领域的应用随着人们对环境保护的关注日益增强,高分子材料逐渐成为环保领域的重要材料之一。
高分子材料由于其高度可塑性、机械性能好、加工性好、质轻等特点,使得其在环保领域发挥着越来越重要的作用。
本文将从汽车工业、建筑业、包装业等角度来探讨高分子材料在环保领域的应用。
一、汽车工业汽车工业对环保有着极高的要求,而高分子材料的应用则可以有效降低汽车对环境的影响。
汽车的轻量化是现代汽车行业的一个重要方向,高分子材料在汽车轻量化方面具有非常明显的优势。
目前,一些新型的树脂复合材料已经可以直接代替传统的钢铁材料,在轻量化方面发挥了重要作用。
此外,高分子材料还可以用于制造汽车零部件,例如车身、车台、座椅、仪表板等等。
这些材料可以大大提高汽车制造工艺的可塑性和可靠性,并且对环境的压力也更小。
二、建筑业建筑业是现代化社会必不可少的行业,也是环保问题日益突出的地方之一。
在建筑物的材料选择方面,高分子材料可以减少使用传统材料产生的环境污染,同样也可以使建筑物更加美观和舒适。
例如,聚碳酸酯材料是一种新型环保型材料。
它具有良好的透明性、耐热性、机械强度以及重量轻等优点,广泛应用于玻璃幕墙、日光房、屋面采光等区域。
太阳能板材、保温材料、密封材料等高分子材料也已经成为建筑业的重要组成部分。
三、包装业随着现代物流等领域的不断发展,包装业也越来越重要。
在包装材料的选择方面,高分子材料的应用是很明显的,它可以解决包装污染问题,同时使包装更加环保、高效。
例如,聚乙烯薄膜材料已经成为最为广泛应用的塑料包装材料之一。
这样的材料不仅轻便、价格低廉,同时具有良好的保鲜性和耐用性。
此外,高分子材料的应用也可以降低包装垃圾量,从而起到环保的作用。
这一点在现代物流领域的发展中也越来越受到重视。
四、未来发展趋势未来,高分子材料的应用还将会继续拓展。
技术手段的提高,使得高分子材料的应用更加广泛,不断地涌现出各种性能极为优异的新材料,例如生物可降解材料。
高分子材料在汽车行业中的应用研究
高分子材料在汽车行业中的应用研究随着汽车工业的不断发展,高分子材料在汽车行业中的应用越来越广泛。
高分子材料具有较高的结构强度、抗腐蚀性能、耐高温性能和可塑性等特点,因此被广泛应用于汽车设计和制造中。
本文将探讨高分子材料在汽车行业中的应用研究。
一、高分子材料在汽车结构设计中的应用高分子材料在汽车结构设计中的应用,主要表现在提高汽车结构强度和降低汽车重量两个方面。
1. 提高汽车结构强度高分子材料在汽车结构设计中的应用,可以提高汽车的结构强度。
高分子材料具有较高的韧性和抗拉强度,在汽车碰撞事故中能够有效地吸收能量,从而保护乘客的安全。
例如,汽车中的安全带、安全气囊等安全系统部件,通常都采用高分子材料制造。
高分子材料能够提供较好的耐高温性能和力学强度,从而保证安全系统在碰撞事故中能够正常工作。
2. 降低汽车重量高分子材料在汽车结构设计中的另一个应用,是降低汽车的重量。
汽车的重量是影响燃油消耗和排放的关键因素之一。
因此,采用轻量化材料能够有效地降低汽车的整体重量,从而减少燃油消耗和排放。
例如,汽车车身中的塑料材料,通常都采用高分子材料制造,因为高分子材料具有较低的密度和较高的强度,从而能够有效地降低汽车的整体重量。
二、高分子材料在汽车内饰设计中的应用高分子材料在汽车内饰设计中的应用,主要表现在提高汽车内部装饰品质和提高乘客的舒适度两个方面。
1. 提高汽车内部装饰品质高分子材料在汽车内部装饰设计中的应用,可以提高汽车内部的装饰品质。
高分子材料具有较高的光泽度和表面硬度,能够有效地提高汽车内部的美感和质感。
例如,汽车内部的仪表板、门饰板等装饰件,通常都采用高分子材料制造。
高分子材料能够提供较好的表面美观度和硬度,从而让汽车内部更加美观舒适。
2. 提高乘客的舒适度高分子材料在汽车内部设计中的另一个应用,是提高乘客的舒适度。
高分子材料具有很好的隔音和隔热性能,能够有效地减少外部噪声和热量进入车内,从而提高乘客的舒适度。
(汽车行业)高分子材料在汽车领域的应用及发展
(汽车行业)高分子材料在汽车领域的应用及发展高分子材料在汽车领域的应用及发展摘要:分析汽车工程材料的现状和发展趋势;结构材料中传统钢铁材料所占比例将逐步下降,在性能可靠的的条件下,将尽可能多地采用复合材料等轻型、新型材料取代传统材料。
大量新材料,如高分子材料、复合材料等的迅速发展,为现代汽车的发展提供了必要的条件。
关键词:汽车工程材料;现状分析;高分子材料;化学性能;发展趋势随着社会的进步,人民的生活水平越来越高,汽车越来越多的进入了人们的生活。
据不完全统计,仅2009年壹年我国的汽车销售总量就超过了1300万辆。
这就促使汽车制造厂家不断改进制造技术和材料,在安全性、节能性、美观性等多个方面作出新的调整。
现代汽车制造材料的构成,发生了较大的变化,高密度材料的使用比例下降,低密度材料如高分子材料有较大幅度的增加。
本文主要结合壹些材料谈以下高分子材料在汽车上的应用和发展:壹、我国汽车塑料制品发展现状;汽车塑料制品,按其使用部位可分为内饰件、外装件、机能结构件等。
我国汽车材料是伴随着汽车工业的发展而发展起来的,近年先后开发出壹批轿车国产化急需的非金属材料,促进了国产汽车材料的技术进步。
但同美、日、德等发达国家相比,我国汽车工业整体技术水平仍比较落后,汽车材料领域的差距更大,有些高端产品仍要从国外进口,国内汽车材料领域的现状仍不能满足我国汽车工业的发展需要。
近年来我国大力开展汽车软饰化工作,汽车上塑料用量明显增加。
如图为福特X公司CFRP实验车中复合纤维材料的结构图:二、汽车用塑料主要特点:高分子汽车材料就其自身化学性质分析,在组成上,材料内部高分子链间的范德华力远远超过壹般分子,赋予了高分子材料以强度,这就是高分子材料能作为结构材料使用的根本原因,而起这壹特性,恰好符合汽车对于车体材料安全性的考虑。
由于化学性质的特殊,高分子材料其化学上的可变性就决定了其强大的适应性,从而能够满足汽车行业对于多方面的不同要求。
我国汽车材料的应用及未来发展趋势
我国汽车材料的应用及未来发展趋势随着汽车工业的不断发展,汽车材料的应用也日益受到人们的关注。
我国作为全球最大的汽车市场之一,汽车材料的研发和应用也成为了一个重要的领域。
本文将就我国汽车材料的应用现状和未来发展趋势进行分析。
一、我国汽车材料的应用现状1. 金属材料在汽车制造中,金属材料一直是主要的材料之一。
铝合金、镁合金、钢铁等金属材料在汽车制造中被广泛应用。
目前我国汽车材料中,钢铁占据了主导地位,而铝合金和镁合金的应用也在不断增加。
金属材料的优点在于其强度高、稳定性好等特点,长期以来一直得到汽车制造商的青睐。
2. 高分子材料随着汽车的轻量化和节能化趋势,高分子材料在汽车制造中的应用得到了不断扩大。
塑料、橡胶等高分子材料在汽车外饰、内饰以及零部件中得到了广泛应用。
该类材料具有质量轻、成型工艺灵活、成本低等特点,能够满足汽车制造中对轻量化和成本控制的需求。
3. 复合材料复合材料是由两种或两种以上的材料经过一定的方法组合而成,具有优良的性能和特性。
在汽车制造中,碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等得到了广泛应用。
复合材料具有高强度、高刚度、耐腐蚀等特点,能够满足汽车制造中对材料性能的要求。
1. 轻量化材料的广泛应用随着汽车工业的发展,轻量化材料在汽车制造中的应用将得到进一步加大。
轻量化材料可以有效降低汽车的整体重量,提高汽车的能源利用效率,符合当前汽车工业节能减排的趋势。
未来,高强度钢、铝合金、碳纤维复合材料等轻量化材料的应用将得到更为广泛的推广。
2. 智能可持续材料的发展随着汽车科技的不断进步,智能材料在汽车制造中的应用也将得到进一步发展。
智能材料可以根据环境和条件自主调整其性能和特性,能够使汽车更加智能化、便捷化。
未来,具有自修复、自适应、自感应等功能的智能材料将广泛应用于汽车零部件和车身结构等方面。
3. 环保可降解材料的推广在当前环保意识日益增强的社会环境下,环保可降解材料的应用也将得到进一步推广。
车身轻量化技术提高能效和安全性
车身轻量化技术提高能效和安全性在当今汽车工业的发展中,车身轻量化技术正逐渐成为一个关键的研究领域。
它不仅能够显著提高车辆的能源效率,降低油耗和排放,还能在保障安全性的前提下,为驾驶者和乘客带来更出色的驾乘体验。
让我们先来谈谈车身轻量化技术如何提高能效。
随着能源问题的日益严峻和环保要求的不断提高,汽车的燃油经济性成为了消费者在购车时重要的考量因素之一。
而减轻车身重量是提高能效的一个直接且有效的途径。
车辆在行驶过程中,需要克服各种阻力,其中包括空气阻力、滚动阻力和惯性阻力等。
车身重量越轻,车辆在加速、爬坡和维持行驶速度时所需的能量就越少。
以一辆传统燃油汽车为例,如果车身重量能够减轻 10%,燃油效率就有可能提高 6% 8%。
这意味着在相同的燃油量下,车辆能够行驶更长的距离,从而降低了车主的使用成本。
此外,对于新能源汽车来说,车身轻量化技术的意义更为重大。
电动汽车的续航里程一直是消费者关注的焦点之一。
由于电池技术的限制,目前电动汽车的续航里程相对较短。
通过采用轻量化的车身结构,可以在一定程度上弥补电池能量密度不足的问题。
减轻车身重量能够降低车辆的能耗,延长电池的续航里程,使电动汽车在市场上更具竞争力。
那么,车身轻量化技术是如何实现的呢?目前,主要的方法包括采用高强度材料、优化车身结构设计和先进的制造工艺。
高强度材料的应用是车身轻量化的重要手段之一。
例如,高强度钢、铝合金、镁合金和碳纤维复合材料等正逐渐取代传统的钢材。
高强度钢具有出色的强度和韧性,在保证车身结构强度的同时,可以大幅度减轻重量。
铝合金的密度约为钢的三分之一,但其强度却可以与某些钢材相媲美。
镁合金则比铝合金更轻,但其成本相对较高,目前应用范围相对较窄。
碳纤维复合材料具有极高的强度和极轻的重量,但由于其成本高昂,主要应用于高端车型和赛车领域。
优化车身结构设计也是实现轻量化的关键。
通过采用合理的结构形式,如采用空心结构、集成化设计和优化零部件的形状等,可以在不增加重量的情况下提高车身的强度和刚度。
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高分子材料在汽车轻量化上的应用张钰机械工程学院车辆131班 130565摘要本文就汽车数量的日益增长所带来的问题进行分析,进而提出详细策略,便是汽车的轻量化,也是汽车行业目前一重要发展方向。
要实现轻量化,高分子材料为实现途径提供了便捷。
从而介绍了目前汽车上应用广泛的几种高分子材料,分析了它们在汽车不同位置使用时所产生的效果,能减轻汽车质量,减少油耗和减少污染排放。
关键字汽车;轻量化;高分子材料;应用;展望0 引言当今社会,汽车成为人们出行必不可少的工具,也成了人们日常活动不可或缺的商品之一。
随着人均汽车占有量的增长,越来越多的汽车展现在了我们生活当中,它不仅能使我们的旅途更加便捷,也逐步地向舒适的方向发展,所以它不仅是一个交通工具,也渐渐成为一种可以依赖享受的物品。
但是,随着汽车数量的不断增加,一些不能回避的问题也日益显露。
交通拥堵、环境污染、能源消耗以及各种安全隐患让汽车行业不断地接受挑战,降低燃油消耗和减少污染排放已成为当今汽车工业发展和社会可持续发展亟待解决的关键问题。
1 汽车轻量化成为潮流为解决汽车带来的问题,相继出台了一系列的政策来解决,汽车行业的领军人物也开始不断地探索出新的方式来满足汽车量的增长所带来的需求,因此能更节省燃料、控制排放的技术正在不断创新和发展。
从国际发展趋势上看,主要采取以下措施:一是大力发展新型能源汽车;二是发展先进发动机技术;三是汽车轻量化。
在过去10年间,主要是通过改进汽车动力系统来达到节油和环保的标准,发展至今,动力系统技术的改进已接近极限。
而汽车轻量化是汽车零部件重要的发展方向之一,是实现汽车节能减排的最直接和最有效途径。
汽车的轻量化,就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整备质量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染。
由于环保和节能的需要,汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。
1.1 汽车轻量化更节能环保汽车质量的减少,会减小动力与动力传动系统的负荷,可在较低牵引负荷下,表现出同样或更好的性能。
相关资料及试验结果显示,汽车质量每减少10%,对汽车相关性能及节能减排的影响如下:加速时间减少约8%,制动距离减少约5%,疲劳失效减少约50%,燃油消耗减少约7%,尾气排放减少约5%,原材料成本降低约10%。
[1]根据国家要求,到2015年所有乘用车平均耗油必须降至6.9L/ 100km,节能型乘用车油耗降至5.9L/ 100km以下。
这样不管是从节约能源,还是从保护环境的角度出发,汽车的轻量化都有很大的必要性。
为此,我国一方面要大力发展节能发动机,另一方面是大力发展汽车轻量化技术。
2 高分子材料为汽车轻量化提供有效捷径汽车轻量化的实现途径有很多,但是经济与社会的发展使人们对汽车轻量化、节能、美观、环保、车速更快、更安全、更舒适等方面提出了更高要求。
而高分子材料由于具有良好的性能、低廉的价格、简单的加工工艺,在汽车工业扮演着愈来愈重要的角色。
在汽车工业领域大量使用塑料等高分子材料,以代替各种昂贵的有色金属和合金材料,不仅提高了汽车造型的美观与设计的灵活性,降低了零部件加工、装配与维修费用,还可减轻汽车质量,降低汽车能耗与排放。
以塑料、纤维和橡胶为首的高分子材料在汽车工业领域已建立起不可或缺地位。
2.1 塑料在汽车上的应用塑料具有密度小、比强度高、抗腐蚀性好、易成形,从而降低了复杂零件的加工难度,其可设计性强,耐冲击并可绝热、不导电,因此,是汽车轻量化的重要材料。
工程塑料比钢板密度要小得多,对于刚强度要求不高的地方,用塑料代替钢板,减重效果良好,因此塑料在汽车上有广泛的应用,比如内饰件、装饰件和许多结构件,特别是近年来塑料正由内饰件和装饰件向结构件发展,以减轻汽车结构件目前的重量。
塑料目前在汽车上应用的品种有PP、PE、PVC、PA、POM、PC等。
汽车用的工程塑料大体可以分为两大类,目前在不同乘用车车型上应用的重量比大约为8%~10%,商用车车型上1%~2%。
[2]目前,我国每辆轿车塑料用量平均为100kg,占总重量的8%左右,达到国外20世纪80年代中期的水平,可以预料,塑料在汽车工业上的应用将会越来越广泛,开发并使用全塑汽车已不是梦想,一个塑化的汽车工业时代即将到来。
2.1.1 塑料在汽车内饰上的应用汽车内饰件制造过程中常常会采用50%左右的塑料当做原材料,并且汽车内部饰件、外部饰件和功能器件对塑料的要求也有一定的标准。
如所采用的塑料不会产生反光、没有其他异味、不会导致汽车玻璃变模糊、塑料容易去污、抗高温和阻燃性良好等。
在汽车内饰制造中,内部的仪表盘、车板、座椅、门把手以及其余的车内饰件等都是采用复合型的塑料。
仪表盘包括软仪表和硬仪表板,塑料制造的仪表盘能够耐高温,而且透明度较好,耐强度较好。
座位通常都会采用软质的皮革,其缓冲能力较好,而且这种复合型的塑料材料能够提高座位的舒适度。
2.1.2 塑料在汽车外饰上的应用塑料在汽车外饰中主要用于制作汽车的保险杠、格栅、翼子板。
汽车保险杠可以利用塑料着色快、耐热性和强度较高的特性来制作,并且成本相对较低。
保险杠格栅主要用于冷却汽车前方发动机温度而特定设置的汽车外饰,其位置在于汽车最前方,并且各种类型汽车的品牌标志也都镶嵌于散热器的格栅之上。
格栅主要采用ABS、PC或者是两者的合金材料,但是ABS的耐高温性能相对较差,所以在制造的过程中常常会添加黑色助剂。
有的汽车在制造散热器格栅的时候主要采用合金材料,然后利用特定颜色的喷漆来统一车身的颜色。
翼子板主要是用于阻挡泥水飞溅到车身底部的工具,因此必须要具有较强的耐腐蚀性和抗摩擦性。
2.2 碳纤维在汽车上的应用目前,汽车轻量化主要是针对汽车结构、变速器、发动机、悬架、车身及其他附件设计,并使用轻质材料的方式实现。
实现汽车轻量化,力学性能优异的碳纤维被寄予厚望。
碳纤维是纤维状的碳素材料,含碳量大于90%,具有加工能耗低、轻质高强、耐腐蚀、容易成型等优点,其成为汽车轻量化的理想材料。
2.2.1 汽车车身由于碳纤维增强聚合物基复合材料有足够的强度和刚度,是作为汽车覆盖件的理想非金属材料,既可以减轻车重,又能够保持防撞性能。
此外,加工的零部件整合、模块化,安装成本低且投资小,可以很好的解决传统车身喷涂和环保处理等成本。
预计碳纤维复合材料的应用可使汽车车身和底盘质量减轻50%。
因此,可以大大节省燃油消耗,但是随之而来的成本问题也不容忽视。
2.2.2 制动器衬片碳纤维复合材料以比强度高、耐热性好、耐磨等优点而应用在刹车片上,成为很好的石棉替代品。
碳纤维制动盘能够在50m内将车速度由300km/h降低到50km/h,制动盘的温度达到900℃以上,碳纤维制动盘可以承受的高温达2500°C,且制动稳定性好。
2.2.3 传动轴汽车传动轴的受力情况比较复杂,尤其要承受很大的扭矩,考虑到碳纤维增强复合材料各向异性、比强度高和比模量相对较低等特性,以碳纤维增强复合材料替代金属产品。
碳纤维传动轴不仅减轻了60%的质量,而且具有更好的耐疲劳性和耐久性。
[3]2.3 橡胶在汽车上的应用橡胶是工业上用途广泛的高分子工程材料,具有耐磨、绝缘、不透气、不透水等性能,其最具独特的性能是高弹性,某些特种合成橡胶还具有耐油、耐燃、耐寒、耐热、耐腐蚀、耐辐射、耐老化等特点。
对于橡胶材料,为了发挥其密封或支承作用一般多使用实芯材料。
但在像汽车用门窗密封条那种要求能发生大形变且形变负荷小的场合,则需要使用内部经过发泡的橡胶海绵,这里希望用海绵橡胶代替传统实芯材料,使密度比以前的材料更低。
近年来,作为可能的替代材料,工业上已开始使用软质热塑性弹性体,它在汽车用橡胶制品中也有一些应用。
橡胶占汽车用材料总质量的5%,并在汽车系统中发挥着重要的作用。
用于汽车的橡胶部件有很多,如:汽车轮胎、门窗密封条、胶管、传动带、减震制品、发动机进气管、发动机进水管、发动机燃油管、液压举、散热器进水管、升系统高低压胶管、气管、制动油、离合油管、胶带、防尘罩、油封、皮膜、皮碗、脚踏板护垫、传动轴伸缩套、操作件防尘罩限位块等部件。
汽车上大量使用含氟橡胶、丙烯酸酯橡胶和硅胶等高档胶是将来汽车橡胶材料发展的主流方向。
用热塑性聚酯弹性体(即TPEE材料)生产的等速万向节防尘罩,取代原来的橡胶,可轻量化50%。
欧美、日本部分车上开始使用TPEE材料,能在满足耐油、耐热的同时,实现轻量化的目的。
[4]3 高分子材料在汽车轻量化应用上的展望如今,高分子材料在汽车轻量化上的应用日益剧增,高分子材料已成为人类不可或缺的材料,化学在生活中也起到了中流砥柱的作用,我们在感叹科技日新月异的同时,更要努力学习文化知识成为科技的领导者。
对于汽车行业,目前,轻量化是发展的重要课题,广泛采用轻量化技术,能使汽车在拥有高效动力的同时兼具杰出的燃油经济性。
汽车行业也提出了“以塑代钢”的思想,纵观国内外发展趋势,不难判断,未来的塑料行业将延伸至建筑、包装材料、家电及汽车等日常生活的方方面面。
而随着汽车轻量化技术、行人保护安全吸能技术、人体防护技术和3D打印技术的广泛应用,高分子材料成为科学家研究的方向,也成为工业的重要力量。
在各类交通工具中,高分子材料正在逐步替代大比重的金属材料与陶瓷材料,从而实现轻量化,如:汽车车身与车壳结构材料中已有50%是采用高分子材料,还有宇航与航空机身和机翼采用高分子复合材料占到总质量的70%~80%。
在有效实现轻量化的途径中,增加高分子材料的使用非常必要,并且在此基础上要努力探索其他新型材料来更好实现汽车轻量化。
参考文献[1]高云凯,邱娜栾,大齐,等.PMMA材料在车身轻量化方面的应用..汽车技术,2013(3):55-59.[2]张红英,欧阳八生.汽车轻量化之有效途径-高分子材料的应用.Did and mould technology,1001-4934(2014)05-0054-05.[3]俞瑷权,卢朕. 碳纤维复合材料在汽车行业的应用.工艺材料,10.3969/j.issn.1007-4554.[4]胡群林,温秀海,陈晓锋. 汽车车身轻量化发展方向探讨.现代设计技术, 1006-3269(2014)04-0038-08.。