奔馳與工業(yè)巨頭巴斯夫所聯(lián)合推出的SmartForvision概念車(chē),不僅車(chē)身骨架采用塑料材質(zhì),而且內飾、外飾、油箱蓋、翼子板都變成了塑料,甚至還使用了特性非常穩定的塑料車(chē)輪。
這說(shuō)明,塑料正成為21世紀重要的汽車(chē)材料。
塑料在汽車(chē)制造上的應用史可以追溯到汽車(chē)誕生之初,當時(shí)的車(chē)載電源系統就使用了塑料絕緣材料,之后隨著(zhù)汽車(chē)結構的不斷改進(jìn),塑料又被用在蓄電池、點(diǎn)火系統、照明系統以及控制系統上,再后來(lái)塑料又被用作生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機、變速箱零部件以及汽車(chē)的內飾件。
值得一提的是,1953年塑料已經(jīng)被用來(lái)制造轎車(chē)的車(chē)身,當時(shí)美國通用公司批量生產(chǎn)了車(chē)身為玻璃鋼材料的雪佛萊Corvett轎車(chē)。雖然此后塑料在汽車(chē)上沒(méi)有立即得到大范圍使用,但汽車(chē)塑料制件的產(chǎn)量卻是在逐漸增長(cháng)。二十世紀70年代初,汽車(chē)塑料制件的年產(chǎn)量為2萬(wàn)t,而到90年代末期,這一數字已經(jīng)達到了6萬(wàn)t,其中包括車(chē)身覆蓋件,它是以聚酯樹(shù)脂為基礎,并充填了細碎的玻璃纖維。
美國其他各大汽車(chē)公司紛紛以通用為榜樣,隨后歐洲及日本的汽車(chē)公司也競相效仿,分別在各自生產(chǎn)的豪華跑車(chē)上積極采用塑料制件,但用量有限,只有民主德國在此后的20年間大批量生產(chǎn)塑料車(chē)身的Trabant轎車(chē),其車(chē)身為沖壓金屬框架以及比沖壓件便宜的塑料覆蓋件制成。
但是,由于世界當時(shí)沒(méi)有能批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)塑料制件的工藝及設備,長(cháng)期以來(lái)塑料在汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域的應用進(jìn)展緩慢,當時(shí)的塑料車(chē)身或塑料駕駛室的應用也主要局限于數量小、不值得專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)昂貴模具的車(chē)型或者需長(cháng)距離不加油行駛、要求燃料消耗最少的特殊用途的汽車(chē)。
然而近十多年來(lái),全球各大汽車(chē)公司掀起了汽車(chē)車(chē)身以塑代鋼的熱潮,這是由于此時(shí)大批量生產(chǎn)塑料制件的工藝已經(jīng)日趨成熟,一些新型塑料的性能也已經(jīng)超越了金屬,而且加工塑料車(chē)身及塑料駕駛室的勞動(dòng)強度只有原來(lái)的1/3~2/3,同時(shí)極大地減輕了汽車(chē)的自質(zhì)量(現在的高強度塑料車(chē)身比鋁制車(chē)身輕25~30%,比鋼制車(chē)身輕50~60%)。
另外,塑料車(chē)身汽車(chē)一旦發(fā)生碰撞,其材料吸能性能要比普通鋼制車(chē)身的好得多(大約是它的4倍),而在輕微撞擊下,由于塑料車(chē)身具有一定的彈性,根本就不會(huì )有什么損傷。塑料車(chē)身的優(yōu)點(diǎn)還在于,塑料不會(huì )銹蝕,從而延長(cháng)了它的使用壽命,減少了噴漆防腐的工序。可以一次成形,從而不需要復雜的、高成本的焊接工裝設備。在采用模塊生產(chǎn)方式后,汽車(chē)的塑料車(chē)身及駕駛室還可以有多種變換組合,這就能使汽車(chē)制造商針對汽車(chē)市場(chǎng)的需求作出快速反應,提高市場(chǎng)競爭力。
需指出的是,當汽車(chē)報廢之后,塑料制件能被較好回收利用,面對各國日趨嚴厲的環(huán)保法規,采用塑料車(chē)身及駕駛室將會(huì )在很大程度上減少汽車(chē)制造商的回收成本。
正是由于塑料具有如此眾多的優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)塑料在汽車(chē)所使用的材料中占的比重愈來(lái)愈大。第二次世界大戰后,平均每輛汽車(chē)所使用的塑料只有2~5kg,而且當時(shí)的塑料品種也較單一,50年后,塑料制件在汽車(chē)上比重已經(jīng)占到10%左右,同時(shí)塑料的品種也逐漸增加到了60多種(如聚丙烯、ABS樹(shù)脂、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酰胺、玻璃鋼以及苯胺塑料等)。當然汽車(chē)上的塑料制件也多了起來(lái),首先在汽車(chē)電器、發(fā)動(dòng)機凸輪驅動(dòng)齒輪、水泵密封件、風(fēng)扇葉片、某些套筒的材料選擇上都采用了塑料,而今天塑料已經(jīng)擴大到燃油分配機構、燃油濾清器及空氣濾清器殼體的生產(chǎn)上,同時(shí)塑料還被用于制造進(jìn)氣歧管、油底殼、水箱、雨刷、油箱、油管、氣動(dòng)剎車(chē)管、少片數板簧、翼子板、車(chē)身、駕駛室、內飾件、保險杠、擾流板、擋泥板、皮卡車(chē)身欄板、輕型載貨汽車(chē)蓬頂、面板、敞篷車(chē)活頂、萬(wàn)向軸等等。
在塑料件逐漸在汽車(chē)在普及之時(shí),出現了一些專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)汽車(chē)塑料件的公司,如美國的文丘里公司,該公司雖然算不上世界上最大的汽車(chē)塑料制品公司,但是它2000年的汽車(chē)塑料制品的營(yíng)銷(xiāo)額已經(jīng)達到了20億美元,它產(chǎn)品中的29%供往通用汽車(chē)公司,39%的供往福特汽車(chē)公司,18%的供往戴姆勒-克萊斯勒公司,余下的11%出口到其他國家。
許多西方國家的汽車(chē)公司還創(chuàng )建了專(zhuān)門(mén)的機構,展開(kāi)塑料車(chē)身的研發(fā),他們目前已經(jīng)掌握了批量生產(chǎn)全塑料車(chē)身的工藝技術(shù),這種全塑料車(chē)身一般是把塑料板件直接粘合到金屬空間框架上制成的,這體現在意大利菲亞特公司開(kāi)發(fā)的Ekobazuk車(chē)型、美國克萊斯勒公司開(kāi)發(fā)的CCV車(chē)型上,法國、意大利的一些微型汽車(chē)廠(chǎng)還開(kāi)發(fā)出了帶塑料車(chē)身的四輪摩托車(chē),世界上甚至還有一些公司研制出了無(wú)空間框架的單純由塑料制件直接粘合的車(chē)身,不僅用于跑車(chē),而且還用于普通汽車(chē)。
汽車(chē)塑料車(chē)身的研制與推廣近年來(lái)之所以有重大突破,在很大程度上是因為傳統汽車(chē)金屬材料的價(jià)格漲幅大大超過(guò)了塑料。當塑料車(chē)身的成本降到與傳統金屬車(chē)身同樣水平之時(shí),批量生產(chǎn)塑料車(chē)身汽車(chē)的市場(chǎng)前景就非常可觀(guān)。另一方面,生產(chǎn)汽車(chē)塑料制件所消耗的能源要比傳統的金屬件少,應當看到,近年來(lái)煤炭及電力的價(jià)格正在持續高漲。
因此,塑料車(chē)身及駕駛室在不遠的將來(lái)將進(jìn)一步普及。要知道,如果一個(gè)汽車(chē)廠(chǎng)家的年產(chǎn)量達到6~7萬(wàn)輛的話(huà),采用塑料車(chē)身及駕駛室生產(chǎn)工藝是比較合算的,因為它所需要的工裝設備投資明顯要比生產(chǎn)傳統車(chē)身及駕駛室時(shí)少得多,隨著(zhù)未來(lái)塑料制件生產(chǎn)工藝的不斷進(jìn)步(如快速固化、強度改善、耐老化性能提高等),生產(chǎn)塑料車(chē)身汽車(chē)的企業(yè)的盈利能力將會(huì )更高。
綜上所述,全球在汽車(chē)車(chē)身制造領(lǐng)域大規模采用塑料的必要條件已經(jīng)具備,從各國開(kāi)發(fā)塑料車(chē)身的經(jīng)驗,以及新型塑料車(chē)身汽車(chē)在各種道路、氣候條件下的測試結果和根據塑料車(chē)身回收利用率等各項指標可以得知,未來(lái)塑料將在汽車(chē)制造領(lǐng)域中占據重要的位置。
開(kāi)發(fā)生產(chǎn)塑料車(chē)身將有助于破解我國鋼鐵等傳統金屬汽車(chē)材料價(jià)格上漲導致的瓶頸限制,同時(shí)提高汽車(chē)產(chǎn)品的國際競爭力,并能降低汽車(chē)的燃油消耗,在一定程度上緩解我國未來(lái)車(chē)用燃料不足的矛盾,我國各大汽車(chē)廠(chǎng)家應在這一領(lǐng)域加快步伐。
研制生產(chǎn)塑料汽車(chē)車(chē)身將提升我國的汽車(chē)材料應用的整體水平,我國在傳統汽車(chē)用材的研究發(fā)面落后于西方國家,而塑料未來(lái)在汽車(chē)的大量應用給我國汽車(chē)材料生產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域帶來(lái)了機遇,國家應提供有利的政策,使之成為國家、各地政府及民間資本的投資重點(diǎn)方向,通過(guò)新型塑料及相關(guān)新工藝的大力研究,跳躍性地縮短與國外汽車(chē)公司在汽車(chē)用材研究應用方面的差距 |