為什么汽車保險杠是塑料做的?
來源:peek板材供應商-恒鑫實業 作者:PEEK板材加工
現在很多車型的前后保險杠都是塑料做的,這點相信大家都知道了,特別是20萬以下的車型,前后保險杠幾乎都是塑料材質,要知道以前的車外殼都是金屬材質!是不是車企偷工減料省成本?還是汽車為了減輕重量呢?
常見的汽車保險杠采用何種材質?
其實較早時期的汽車前后保險杠都以金屬材料為主,它們一般采用鋼板沖壓而成,與車架縱梁鉚接或焊接在一起。不過出于多種原因考慮,最終汽車廠家們找到了更好的替代方案——塑料保險杠。而破天荒采用塑料保險杠的正是菲亞特,從此以后這個省錢的方案迅速被各大車企效仿。
塑料保險杠并不是因為偷工減料
隨著高分子材料的研究得到發展,也同時由于能源問題逐漸深入人心,汽車輕量化成為汽車行業比較熱門的詞。與金屬材料相比,高分子材料具有比強度很高的特點,這完全滿足了人們對輕量化的要求。另外,在裝飾用途上,可以很自然的與車體融合。金屬在受到輕的碰撞后,會在金屬面上留下痕跡,而用塑料制造的保險杠對類似的危害有更好的防御性。因此,高分子材料漸漸取代了金屬保險杠,目前在世界范圍內約有92%的保險杠是用高分子材料制成的。
此外,還有如下幾個原因:
1、可以控制制造成本 便于設計與生產
汽車生產已模具化,除了車身會采用高強度的材料外,很多部件都會盡可能采用工程塑料。汽車前后保險杠就是比較典型的代表,而且車身外部配件,如翼子板等,也有可能采用塑料之類的輕量化材料。
塑料保險杠不僅可以節省制造成本,而且對于工業水平的要求更低,比較易于生產。所以造車成本得以控制后,最終產品到消費者手中的價格也會更合理,這一定是相對應的。
當然除塑料保險杠外,一些頂級跑車還會大量采用碳纖維材質。其實目的很簡單,主要是為了打造輕量化車身,從而提升車輛的加速和制動效果。
2、塑料保險杠吸能 盡可能保證行人安全
畢竟汽車鋼性不是靠保險杠來承擔的,主要還是要看車身框架結構,所以除設計與制造成本外,塑料保險還可以起到保護行人的作用。
塑料保險杠由于材質原因,比金屬更具有彈性以及更好吸收撞擊能力。所以我們可以經常在網上看到自行車撞爛保險杠的這類圖片,仔細想想如果換成金屬保險杠的話,那么悲劇的很可能就是行人和自行車了。
3、塑料保險杠擁有彈性 可規避較小的磕碰
如果發生輕微的碰撞或者刮蹭的話,塑料保險杠擁有很好的彈性,并具備一定的抗沖擊性能,也就是說如果在小磕小碰的情況下,塑料保險杠都能自動回彈自動修復。即使是掉漆了,也總比凹進去強,畢竟噴漆比鈑金修復便宜多了。
另外,在歐洲一些人口密集的國家車子保有量大,停車位自然非常稀缺,車主往往不得不將愛車緊貼著靠在一起。這個時候塑料保險杠就起到了關鍵作用,如果你的車擠不進窄小的停車位,你可以用低速度輕輕推前面或者后面的車輛,這樣就可以“推”出你需要的停車位置了。特別是在倫敦擁擠的街道上,停車不拉手剎已經是人之常情了,這樣也是為了方便他人停車。如果有一天你發現別人停車“刮蹭”到你的保險杠,請不要大驚小怪,這正是我們前面所說的“潛規則”。當然,這多數代表那些廉價車型,比如蘭博基尼、威龍、勞斯萊斯的保險杠可絕對不能這么干,因為它們一般會采用碳纖維材質,而且車身劃痕的維修費用也不會很低。
4、塑料保險杠有更好的防腐蝕效果
對汽車車身來說,我們都知道金屬遇水與空氣結合后很容易生銹,這樣不僅影響外觀,而且存在一定的安全隱患。但汽車保險杠盡管是日常駕駛中比較容易磕碰的部件,但塑料具有很好的防腐蝕性,我們不需要為此而擔心。
目前常用的汽車保險杠用材料
目前常用的高分子保險杠是由三層組成:面板材料是用PP、PE/ABS、PC/PBT;骨架材料可以是木材、金屬;中間是以PP發泡材料或PU發泡材料。
我國目前最普遍的是使用增韌(改性)聚丙烯(PP),另外聚氨酯(PU)是國際公認為最適合制造汽車保險桿的原材料,如寶馬、奔馳、豐田和本田等各大汽車生產商都選用這種材料來制造保險桿。逐漸熱起來的熱塑性彈性體(TPO)在北美使用廣泛,2005年,TPO在北美塑料保險杠市場所占份額達75%。
就性能來看,聚丙烯力學性能的絕對值高于聚乙烯,但在塑料材料中仍屬于偏低的品種,其拉伸強度僅可達到30 MPa或稍高的水平。等規指數較大的聚丙烯具有較高的拉伸強度,但隨等規指數的提高,材料的沖擊強度有所下降,但下降至某一數值后不再變化。
溫度和加載速率對聚丙烯的韌性影響很大。當溫度高于玻璃化溫度時,沖擊破壞呈韌性斷裂,低于玻璃化溫度呈脆性斷裂,且沖擊強度值大幅度下降。聚丙烯具有良好的耐熱性,制品能在100℃以上溫度進行消毒滅菌,在不受外力的條件下,150℃也不變形。脆化溫度為-35℃,在低于-35℃會發生脆化,耐寒性不如聚乙烯。對于聚丙烯玻璃化溫度的報道值有一18qC, OqC, 5℃等,這也是由于人們采用不同試樣,其中所含晶相與無定形相的比例不同,使分子鏈中無定形部分鏈長不同所致。聚丙烯的熔融溫度比聚乙烯約提高40一50%,約為164一170℃, 100%等規度聚丙烯。
聚丙烯的化學穩定性很好,除能被濃硫酸、濃硝酸侵蝕外,對其它各種化學試劑都比較穩定;但低分子量的脂肪烴、芳香烴和氯化烴等能使聚丙烯軟化和溶脹,同時它的化學穩定性隨結晶度的增加還有所提高,所以聚丙烯適合制作各種化工管道和配件,防腐蝕效果良好。
聚丙烯是來源很廣,價格低廉的材料,并且通過改性,如采用固相接枝法對等規pp進行改性得到mpp,與其他塑料的共混物沖擊強度提高2~3倍,可用作抗沖擊殼體材料。還可以共混改性,與橡膠共混可制被兼具這些聚合物性質的高分子合金,馬自達CX-5就采用此合金高分子,表里兩層的材質,基材表面的涂料附著性增加,內部的剛性和受沖擊吸收性也明顯進步。所以在剛性不變的情況下保險桿厚度變薄,正因為材料使用量變少,故可達減輕約20%重量;同時因厚度減少,冷卻效果也更為提升,過去須時60秒達到冷卻現在僅要30秒,作業時間上節省一半,完全符合節能減碳的環保趨勢。
而聚氨酯具有韌性好、不易斷裂、使用壽命長、耐候性強(-40℃~+80℃)、重量輕、且可承受一定的沖擊力,既能保護車身的油漆同時又增強了行車的安全性,是保障行車安全的最佳擾流配件。
熱塑性彈性體TPE/TPR,又稱人造橡膠或合成橡膠。其產品既具備傳統交聯硫化橡膠的高彈性、耐老化、耐油性各項優異性能,同時又具備普通塑料加工方更、加工方式廣的特點。可采用注塑、擠出、吹塑等加工方式生產,水口邊角粉碎后100%直接二次使用。既簡化加工過程,又降低加工成本,因此熱塑性彈性體TPE/TPR材料已成為取代傳統橡膠的最新材料,其環保、無毒、手感舒適、外觀精美,使產品更具創意。因此也是一支更具人性化、高品位的新型合成材料,也是世界化標準性環保材料。現在,TPE以TPS和TPO為中心,在世界各地獲得了迅速發展,兩者的產耗量已占到全部TPE的80%左右。烯烴類TPE烯烴類TPE系以PP為硬鏈段和EPDM為軟鏈段的共混物,簡稱TPO。由于它比其它TPE的比重輕(僅為O.88),耐熱性高達100℃,耐天候性和耐臭氧性也好,因而成為TPE中又一發展很快的品種。熱塑性彈性體在實際應用中也有些不足。包括:
1) 它屬于新技術,普通橡膠加工廠對它不熟悉;
2) 熱塑性彈性體所需的加工設備熱固性橡膠加工廠不熟悉;
3) 一些熱塑性彈性體需要在加工前進行干燥;
4) 低硬度熱塑性彈性體能買到的不多;
5) 熱塑性彈性體在溫度升高時會熔化,使之不能應用于短暫的高溫條件下;
6) 只有大批量生產,才能使熱塑性彈性體具有經濟性。
一些代步車也可以用玻璃鋼、碳素纖維等來制作,但是其環保性能以及材料力學性能不太符合保險杠要求,不適宜用在中高檔轎車上。