塑料在汽车制造中起着越来越重要的作用。目前,一辆汽车大约有3万个零件,其中三分之一由塑料制成。大约有40种不同类型的基本塑料和聚合物用于汽车制造。但这些部位通常出现在内饰、保险杠或者一些不需要高强度的地方。最近有车评人评论说,德系品牌把铝合金换成了铁制摆臂,暗示某车后悬挂杆用的是工程塑料,比金属零件更耐用。那么工程塑料真的比金属零件好吗?下面我们来详细分析一下。
常见的工程塑料有哪些?
汽车工程塑料中,聚丙烯(PP)和聚氨酯(PU)约占总量的50%。随着电动汽车时代的到来,聚丙烯的需求越来越大,不仅出现在汽车的外部和内部,还可以取代一些金属零件,因为更轻的塑料可以帮助抵消沉重的电池带来的额外重量。另一种聚酰胺主要用于电动车的电池支架和外壳,而HDPE塑料油箱替代了很多钢制油箱。ABS、聚苯乙烯、PP复合材料主要用于汽车内饰件,聚碳酸酯主要用于新一代车型的传感器和镜头。
工程塑料有什么优势?
先减重:举一个具体的数字例子,一辆平均重量为1,500kg的汽车,含有20%左右的塑料材料,包括热塑性塑料和弹性体。这意味着一辆汽车有300公斤的塑料,可以制成各种形状和大小的零件。如果车重更轻,可以降低能耗,这对于现在的电动车来说至关重要,对于燃油车来说可以减少碳排放。据相关统计,每减轻100公斤重量,百公里油耗可降低0.4L,每公里二氧化碳排放量可减少10克左右。对于高性能车辆来说,减轻重量就意味着提高推重比,在相同的发动机功率输出下,可以带来更好的加速体验。
二、增加安全性:聚合物大大提高了汽车的安全性。由聚碳酸酯、聚丙烯、ABS、聚氨酯、聚酰胺和玻璃纤维制成的保险杠通常比由金属材料制成的保险杠轻50%,更有弹性,在撞击时可以吸收四到五倍的能量。此外,聚酯纤维用于制造安全带,高强度聚酰胺用于制造安全气囊,PVB或EVAC薄塑料夹在玻璃之间,使挡风玻璃防碎。
第三,它带来了更复杂的零件形状设计:塑料零件是由注射模具中流动的熔融塑料制成的。可以制造复杂的几何形状,或者将多个金属部件集成到一个塑料部件中。
第四,有助于降低汽车制造成本:这是塑料被广泛使用的主要原因。塑料注射成型的周期时间比较短,金属零件一般需要二次精加工操作才能达到要求的美观和耐腐蚀。塑料的美学光洁度取决于注塑模具的光洁度,这消除了二次修整操作并降低了制造成本。与金属相比有哪些缺点?
以上都是塑料在车辆上广泛使用的原因,那么为什么很少出现在悬架控制臂或车架上,甚至代替汽车的铝合金发动机缸体呢?这是因为工程塑料的缺陷很明显。保险杠等地方都是易耗件,在碰撞吸收能量的时候可以随时更换。但是,当放在悬架控制臂上时,它们必须承受车轮接触地面时产生的应力,包括推力和张力。塑料虽然强度足够,可以降低簧下重量,但耐久性低,尤其是在高温寒冷环境下,老化速度比金属材料快。所以铝合金更常见于悬架控制臂。
其次,塑料的熔点较低,悬架控制臂一般靠近刹车或排气管。如果靠得很近,产生的高温会使塑料熔化或变形,影响安全。所以即使塑料件只是用来连接上控制臂和防倾杆,也不如铝合金可靠。
选择汽车侦探的观点:为了减轻重量,同时控制成本,塑料是一个很好的替代品。三分之一的零件使用率足以说明问题,但其利弊显而易见。如果塑料用错了地方,会影响车辆的操控性、安全性和耐用性。你认为塑料能代替金属吗?欢迎讨论。