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隨著國(guó)家對(duì)機(jī)動(dòng)車的改革,汽車輕量化成為了一個(gè)高頻詞。尤其在各類汽車相關(guān)的論壇或會(huì)議上,輕量化幾乎無(wú)一例外的成為了討論的焦點(diǎn)。
除了碳纖維材料,還有哪些材料可以成為汽車的“減肥利器”呢?
長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(LFT)是纖維增強(qiáng)聚合物領(lǐng)域的一種新型高級(jí)輕量化材料。以熱塑性樹脂為基體,以長(zhǎng)纖維(主要為玻璃纖維和碳纖維,10-25mm)為纖維增強(qiáng)材料的熱塑性復(fù)合材料,具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、抗沖擊熱性強(qiáng)、耐腐蝕、成型加工性能優(yōu)、可設(shè)計(jì)與重復(fù)回收利用、綠色環(huán)保等性能,并具有高的性價(jià)比和較低的密度,在汽車輕量化應(yīng)用中展示了較好前景。
LFT的機(jī)械特性與增強(qiáng)纖維的長(zhǎng)度有著密切的關(guān)系。與相類似的短纖維(纖維長(zhǎng)度約小于1mm)增強(qiáng)注塑成型熱塑性復(fù)合材料相比,LFT材料在強(qiáng)度、抗撞擊性能、能量的吸收率等方面都得到了很大提高。這些特性也為L(zhǎng)FT在要求更為嚴(yán)格的汽車內(nèi)外部的結(jié)構(gòu)件和半結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用創(chuàng)造了條件,成為受汽車行業(yè)青睞的主要原因之一。”
具體來(lái)說(shuō),這一材料主要用于汽車儀表板骨架、前端模塊(水箱支架)、天窗支架、蓄電池支架、門板支架、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、換擋器、油門踏板等。而以儀表板支架為例,其可滿足高流動(dòng)性、高剛度、低蠕變、安全性、尺寸穩(wěn)定性、輕量化等方面的要求。
作為無(wú)機(jī)非金屬材料的一種,玻璃纖維在絕緣性、耐熱性、抗腐蝕性機(jī)械強(qiáng)度等方面表現(xiàn)尤佳,但缺點(diǎn)是性脆,耐磨性較差。它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝制造成的,其單絲的直徑為幾個(gè)微米到二十幾米個(gè)微米,相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的 1/20-1/5 ,每束纖維原絲都由數(shù)百根甚至上千根單絲組成。玻璃纖維通常用作復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料、電絕緣材料和絕熱保溫材料等。
早在多年前,名牌汽車便率先使用了玻璃纖維及其復(fù)合材料,如美國(guó)林肯大陸使用SMC發(fā)動(dòng)機(jī)罩、保險(xiǎn)杠、后部行李箱蓋、玻纖增強(qiáng)PET空調(diào)管、排氣門等。而今,隨著人們對(duì)汽車的安全性、舒適性、環(huán)保性以及輕量化的要求,國(guó)內(nèi)外汽車車工業(yè)則更加青睞這一材料,這基于其優(yōu)良的特性使之能夠在一些汽車半結(jié)構(gòu)制件上取代鋼材和鋁材。
據(jù)了解,汽車用LFT增強(qiáng)纖維通常為玻璃纖維,理論上這種玻璃纖維在制品中的比例可以達(dá)到10%~80%(指質(zhì)量比),而實(shí)際上常用玻璃纖維的比例通常為20%~40%。作為補(bǔ)強(qiáng)材料,玻璃纖維通常被用來(lái)制造增強(qiáng)塑料或增強(qiáng)橡膠,而其自身的特點(diǎn)使之被更廣泛的而用于前端模塊、塑料油箱、車身底部護(hù)板、備胎盒、全景天窗、發(fā)動(dòng)機(jī)下板等眾多部件中。綜合各主機(jī)廠根據(jù)車型選用的以塑代鋼輕量化技術(shù),外飾上可帶來(lái)60kg以上的輕量化效果。
常見的自然纖維包括木纖維、麻纖維、棉纖維、竹纖維等,在眾多輕量化材料中,自然纖維所受到的關(guān)注似乎不及其它,然在近兩年,這一材料也越來(lái)越多地出現(xiàn)在福斯的視野,其中尤以木纖維占比最重。
以福斯XL1這一車型來(lái)說(shuō),其內(nèi)飾件,包括通風(fēng)管道,就全部使用了木纖維。將其與福斯Polo對(duì)比,在使用木纖維之后,重量從184公斤,變?yōu)榱?0公斤,減重約57%。 除了福斯XL1之外,寶馬、奧迪、賓士等眾多車型在門板、嵌飾板、座椅靠背、儀表板、ABC柱、行李箱蓋板等部件上也采用了這一材料。