當前高性能塑料在汽車發動機周邊的新應用不少,尤其是有關進氣歧管的創新解決方案,汽車行業內不少供貨商都把焦點集中在這方面的發展。
根據曼胡默爾(上海)研發中心高級產品工程師沈晶解釋,現時發動機的發展趨勢是小型化、一體化,并同時滿足更加嚴格的排放標準。這個趨勢同時推動了進氣歧管的優化,進氣變得更有效率,密封設計更精良,而塑料的使用也增加了。
艾曼斯(蘇州)工程塑料有限公司大客戶銷售(汽車行業)劉澤華也說,小排量發動機需要更緊湊的渦輪增壓技術,整個發動機艙的溫度提高了,增加了對高耐熱材料的需求。以高耐熱尼龍來替代金屬,可以帶來減重和減低成本的好處。該公司注塑規格高耐熱尼龍的應用案例便顯示,在熱端渦輪增壓管和中冷氣室,可分別減重約39%、降低成本約27%和減重約23%、降低成本約17%。
國內仍依賴進口材料
蘭蒂奇工程塑料(蘇州)有限公司總經理Edi Degasperi則重點介紹了工程塑料聚酰胺應用于汽車發動機周邊的發展趨勢。他指出,聚酰胺的全球需求量持續增長,在2012年,最大的市場依次是歐洲(34%)、中國(28%)、亞洲(19%)和美洲(19%),而中國的需求增長率將非常可觀。
至于在全球能源消耗與材料機械性能的對應關系中,對比于PP、LDPE、HDPE、PC、等材料,尼龍6和尼龍66顯示了最佳的性能。
對于現時國內應用在汽車發動機周邊的材料,主要還是依賴由國外進口,廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院主管工程師黃英銘表示,廣汽在材料選擇方面并沒有特別限制只使用進口材料,只要材料符合生產標準,都有機會予以采用。
不過,史榮波強調,雖然國內生產的材料在質量上已經有了很大的提升,但與國外高端材料仍有差距,主要是質量的穩定性不足。他又補充,除了研發方面,國內材料企業亦必需加強服務質素,畢竟在采購過程中,完善可靠的客戶服務也占了很重要的位置。
一體化部件結構成可能
奇瑞汽車股份有限公司非金屬材料科科長史榮波則指出,塑料在改善發動機本機、進氣系統、冷卻系統和燃油系統的性能方面,可以發揮很大的作用。他解釋,塑料的性能已發展得越來越好,而且越來越輕量化,高性能、輕量化的工程塑料和復合材料的需求將會增加,只要汽車和零部件制造商能夠針對個別材料的優勢而用得其所,不難進一步發揮出塑料在汽車行業的優勢。
他舉例說,塑料的其中一個優勢,就是設計自由度高,能夠實現一體化的部件結構,減少零件數量,從而縮短加工周期,減低后期裝配工序,降低成本。以熱塑性彈性體為材料,軟硬段復合一體吹塑成型實現部件集成,將是未來進氣軟管的發展方向。
此外,受到回收利用和禁用物質法規的影響,傳統橡膠將更多地被熱塑性彈性體材料取代;而環保、可回收、生物材料的使用也會越來越多。
事實上,塑料的應用為汽車減重不少。以埃克森美孚的山都平熱塑性硫化彈性體(TPV)的玻璃導槽減重為例,根據該公司數據,在沒有更改汽車設計下,僅限于材料轉換,從三元乙丙橡膠轉為山都平TPV,去除玻璃和金屬,使型材長度相等以進行對比,TPV系統可實現后門減重達 29%(0.303千克)。
一個使用高性能塑料替代金屬骨架以提供額外減重效果的例子,是以TPV替代分隔條中的金屬材料。在這項應用中,TPV去除了2/3的金屬骨架,可以實現部件減重高達48%(0.144千克),而且使用TPV,注塑后的接角強度更大。