汽车材料发展趋势|汽车铝质材料发展历程

挽卿歌 2021-07-09 16:34:41

节能与环保已成为汽车工业发展的两大课题,汽车材料的使用也围绕这两大课题,并且向着轻量化——更环保、低VOC——更健康、低气味——更舒适的趋势发展。

汽车材料发展趋势|汽车铝质材料发展历程

一、轻量化——更环保


汽车材料也逐步向“轻量化、功能化、环保化”发展,非金属材料在汽车环保、舒适和美观等方面起到了极为重要的作用。相关数据显示,就普通乘用车而言,非金属材料重量占比约1/3,部分车型这一占比更大。


当汽车油耗压力步步紧逼,当续航里程短板亟待补齐,能够缓解这两大压力的轻量化已逐渐成为新车的重要标签,汽车轻量化主要由结构轻量化设计和材料轻量化组成,目前主要还是依赖材料轻量化。因而车企及零部件企业的侧重点更多地放在轻质材料的开发及应用方面。


汽车轻量化材料在保证汽车车体的强度、刚度、模态以及碰撞性能的前提下,尽可能地降低汽车的整体重量,从而提高汽车的动力性和安全性,减少燃料消耗,降低排气污染。聚赛龙汽车轻量化材料有薄壁高刚材料、低密度材料和超临界发泡材料。


二、低VOC——更健康


VOC是挥发性有机化合物的英文简称,包括甲醛、氨、乙二醇、酯类等物质,当车内VOC达到一定浓度时,会引起头痛、恶心、呕吐、乏力等症状,严重时甚至引发抽搐、昏迷,伤害肝脏、肾脏、大脑和神经系统,造成记忆力减退等严重后果,是人类健康的一大威胁。


低VOC材料从分子设计、聚合过程、加工工艺等各个环节严格控制,大大降低了材料中易散发的小分子,让材料变得更加稳定,不易挥发,达到低VOC的要求。


在汽车内饰中,很多部件都会用到低VOC材料,如中控面板、门板、换挡器盖等等。


三、低气味——更舒适


低气味材料,顾名思义,就是汽车内饰散发出来的味道比较低,不会使消费者感官不适。

汽车材料发展趋势|汽车铝质材料发展历程

材料的气味来源于聚合、改性和成型三个阶段。原材料合成过程中的单体、催化剂、乳化剂、副产物、低聚物等的残留,配方中原料、助剂、填料等的分解反应所产生的易挥发小分子化合物,注塑过程螺杆剪切引起材料降解产生的小分子,都是材料气味和VOC的来源。


低气味汽车材料的评定需要进行气味测试。气味测试是为了检验内饰件或内饰材料散发出来的气味是否浓烈,是否刺鼻,乘客闻到这种气味会不会觉得难受、不舒服等。


低VOC、低气味的汽车材料的应用满足各国政府的安全法规、排放法规,同时也满足了消费者对个性化和舒适性的要求。


汽车铝质材料发展历程


汽车铝质材料铝是人们最熟悉的金属之一。铝制炊具,铝制窗门等等,铝做为日常生活中最常用的金属,已经深入人们生活的各个方面。而在汽车领域中,铝材的广泛应用是近二十多年才出现的事情。


从70年代起,轿车技术上最明显的变化之一是大量启用了轻型材料,出现了许多用铝、塑料等做成的部件,其中铝材用量最多,集中在车身构件、发动机、空调器、保险杠、装饰件、车座等部件上。据调查,94年美国生产的每辆轿车中,平均用铝量为86.7公斤,比10年前增加了47%,汽车自重同20年前相比减轻了20%。由于轿车轻量化是节约燃料最重要的措施,现代轿车日益广泛使用铝材,已经成为一种趋势。例如轿车轮圈就是一个最明显的例子,80年代初,大部分轿车还是使用钢质轮圈,而今绝大部分轿车都是用铝合金轮圈了。


由于铝的比重只有铁的三分之一强,质量轻,而且铝材几乎可以全部回收,重新加工使用,对环境保护有好处。有些铝合金材的物理性能已与车用钢材相似,具有相当的强度和刚度,成本也日趋降低。因此,按照目前的技术来减少轿车的重量,最有效的途径就是采用铝材等优质材料来代替钢材。但是,铝材应用在汽车上会遇到许多技术上的难题,加工难度比钢材要大得多。例如轿车车身大部分的工件都是靠冲压成形,由于铝材不是很平直的,如果用冲压钢板的方法去冲压铝板,会出现裂缝和褶皱。


同时轿车车身大部分的工件都是用焊接组装,由于铝是热的良导体,在焊接时需要用相当于钢板焊接时5倍的电流消耗量来熔化它。另外,在防腐处理和喷漆工艺上,铝材都有自己的特殊要求,与众不同。由于铝材的应用会涉及到整个造车材料、工艺技术和加工设备的更新改造,轿车趋向使用铝材实际上就是汽车发展进程中的一场技术革命。

汽车材料发展趋势|汽车铝质材料发展历程

目前,轿车用铝合金材已具有多种规格,有些新型的铝合金材具有良好的冲压性、可焊性和抗蚀性,具有一定的强度和钢度,适用于制造刚度大的承载构件,例如车身部分。近年日本汽车制造业开发的一种新型铝合金板材,内含1%的镁和硅,可以越烘越硬,其性能参数已与钢板相似。日本本田公司生产的顶级跑车NSX,车身和部分底盘零件全部用铝合金制做的,车体重量比用钢材制造时减轻了140公斤,整辆轿车轻了200公斤,燃料消耗率降低了13%。目前全铝车身还仅限于高档轿车和跑车,随着时间的转移,制造成本的不断下降,将会有更多型号的轿车车身和零部件应用铝合金材。据预测,随着汽车技术的发展,到下世纪初汽车的主要材料将由钢材转为铝材,轿车的平均重量将会减轻35%。

来源:聚赛龙工程塑料 铝友社区

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