汽车工业中的材料

汽车工业中的材料2课程大纲汽车用材料综述汽车工业用金属材料汽车工业用非金属材料汽车材料综述3汽车是由上万个零部件组装而成，而这些零部件又是由几百个品种、上千个规格的材料加工制成的，可以说材料是汽车的基础。用于生产汽车的材料种类很多：有钢铁、有色金属、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等，据统计，

近几年生产的一辆普通轿车,其主要材料的重量构成比大致为：钢铁65%～70%、有色金属10%～15%、非金属材料20%左右。各种新型材料，如轻金属材料、复合材料、高技术合成材料等越来越多的用于现代汽车。4汽车用材料金属非金属钢板、铸铁、等黑色金属铝、镁、钛、铜等有色金属及其合金塑料橡胶玻璃复合材料涂装材料面料胶粘剂车身，底盘，动力系统，电器管路发动机、变速器壳体，方向盘骨架，轮辋，散热器，空调管路，装饰板内外装饰件，如保险杠、仪表板轮胎，各种衬套、密封圈座椅、车门蒙皮前后风挡、车门玻璃车身涂装车身密封阻尼胶刹车片，装饰件汽车材料分类5内容提要汽车用材料综述汽车工业用金属材料汽车工业用非金属材料汽车用金属材料6

构成汽车的零件约有两万多个，在这些零件中，使用了各种各样的材料，其中约86%是金属材料，而在金属材料中，钢铁材料占了80%。7钢板主要用于制作车身车身钢板的减薄会产生很大的轻量化效果，如减薄10%,则可实现5%的车身轻量化，从而可减少4%～5%的燃料消耗。但是钢板减薄会使延展性、刚性和耐凹性下降，在冲压(冷加工)时，会产生开裂、变形、褶皱等现象。开发和应用成型性优良的高强度钢板(较低的屈服点、较高的强度和塑性、较好的焊接、涂装、防锈性能)，是改进金属材料机械性能的一个主要研究方向。钢板在汽车工业中的应用8钢板在汽车工业中的应用9早期钢板应用情况目前车型钢板应用情况研发新车型钢板应用情况钢板在汽车工业中的应用刚强度钢板在汽车上的应用1011

在汽车领域中，从七十年代起，轿车技术上最明显的变化之一是大量启用了轻型材料，促进了铝材的广泛应用，出现了许多用铝部件，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。随着汽车技术的发展，到本世纪中叶，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%。背景意义铝合金在汽车工业中的应用12减重典型的铝质零件一次减重效果可达30-40%，二次减重则可进一步提高到50%。降低排放每使用1kg铝，可使轿车寿命周期减少20kg尾气排放。易回收绿色环保材料，可循环回收。节能铝所节省的能量是生产该零件所用原铝耗能的6-12倍。省油重量每减轻10%，最多可实现节油8%。铝合金在汽车工业中的应用13部件系统零件名称发动机系

发动机缸体、缸盖、活塞、进气岐管、水泵壳、发动机壳、启动机壳、摇臂、摇臂盖、滤清器底座、发动机支架、正时链条盖、发电机支架、分电器座、气门室罩盖、油底壳等传动系

变速箱壳、离合器壳、连接过度板、换挡拨叉、传动箱换挡端盖等底盘行驶系

转向机壳、制动总泵壳、制动分泵壳、车轮等车身

发动机罩盖、翼子板、车门内板等表1可用铝合金制造得主要汽车部件铝合金在汽车工业中的应用14表2铝铸件代替铸铁件的重量对比表单位：kg零件名称铸铁件重量铸铝件重量重量比（铁/铝）进气歧管3.5~181.8~92/1发动机缸体80~12013.5~32（3.8~4.4）/1发动机缸盖18~276.8~11.4（2.4~2.7）/1转向机壳3.6~4.51.4~1.8（2.5~2.6）/1传动箱壳13.5~235~8.2（2.7~2.8）/1制动鼓5.5~91.8~3.6（2.5~3.1）/1水泵壳1.8~5.80.7~2.3（2.4~2.6）/1油泵壳1.4~2.30.5~0.9（2.6~2.8）/1铝合金在汽车工业中的应用15表3铝铸件代替钢件的重量对比表

单位：kg零件名称钢件重量铸铝件重量重量比（铁/铝）前后上操纵杆1.550.552.8/1悬挂支架1.850.72.6/1转向操纵杆2.11.11.9/1万向节头6.953.91.8/1铝合金在汽车工业中的应用16铝合金型材雷诺的“新风景二代”铝合金挤压前保险杠提高正面碰撞的吸能效果，并达到减轻重量的目的，与前纵梁采用螺栓连接。目前某新车型已决定采用此技术来提高正面碰撞的吸能效果，并达到减轻重量的全铝门骨架。全铝门骨架－上海车展铝合金在汽车工业中的应用17铝合金在汽车工业中的应用变形铝合金冲压的发动机盖板(内板和外板)18铸铝发动机缸体锻铝轮毂铝合金在汽车工业中的应用19使用镁合金有利于汽车轻量化据资料介绍：轿车重量每减轻100kg，油耗可降低5％。如果每辆汽车使用70kg镁合金，CO2排放能减少30%以上。有利于减震降噪镁的减震系数远高于铝和钢铁，具有优良的抗冲击性能，因此在转向盘骨架、转向管柱支架、气门室罩盖等汽车零部件中得到较为广泛应用。应用镁合金的意义镁合金在汽车工业中的应用20镁合金在汽车工业中的应用镁合金在汽车上的应用部位21仪表板骨架

宝马X5制造的仪表板骨架，材料AM60。

座椅骨架

马瑞丁技术公司生产，为捷豹车型配套，材料AM50A。变速器壳体和变速器盖

上海大众桑塔纳轿车变速器壳体采用镁合金。本田雅阁2006AcuraTSX北美版变速器壳体采用镁合金。镁合金在汽车工业中的应用22镁合金在汽车工业中的应用镁合金汽车零部件举例23内容提要汽车用材料综述汽车工业用金属材料汽车工业用非金属材料24汽车工业用非金属材料塑料材料橡胶材料玻璃、陶瓷材料工业胶涂料油液25塑料是一种高分子材料，用它代替各种昂贵的有色金属和合金材料，不但可以提高汽车造型的美观度与设计的灵活性，而且还可以降低汽车的能耗。此外，塑料的应用有抗腐蚀、耐磨、隔热、消声、减振等优点。塑料材料目前在汽车上所用塑料有：聚丙烯(PP），聚氯乙烯（PVC），聚氨酯（PUR），不饱和聚酯（UP），丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABS），酚醛树脂（PF），聚乙烯（PE）和聚酰胺（PA）。PP、PE、PUR等应用范围正在扩大。我国汽车用塑料的品种按用量排列依次为PP、PVC、PU、不饱和树脂、ABS、PF、PE、PA、PC和复合材料；塑料简介26来自轻量化、环保、成本等方面的推动，作为廉价、轻质的塑料材料在汽车上的使用量越来越大。世界汽车单车塑料发展趋势塑料用量增加塑料材料27不同车型塑料用量对比欧系某车日系某车国产车型自由舰远景国产某车塑料用量/Kg16917991.6118145整车质量/Kg12751310114513101440塑料用量比率/％13.313.78.09.010.2塑料材料28不同塑料用量占汽车塑料总量的比例/%欧系某车日系某车吉利车自由舰远景PP及合金4437.556.357.4PA及合金134.377.9PUR146.76.46.7PBT、PET28.93.64.1PE77.86.77ABS及合金7.213.35.35.7PVC315.275.5POM23.21.21.6其他73.164塑料材料29保险杠面罩散热器隔栅挡泥板侧防撞条翼子板内衬车镜壳体车镜支架轮饰盖外饰件仪表板骨架仪表板面罩副仪表板立柱方向盘烟灰缸杂物箱/托架遮阳板内饰件门槛饰条内门板门窗封条音箱壳体滤清器出风口储液支架风扇叶/支架电子电器发动机罩盖气门室罩盖散热器水室空滤壳体散热风扇/支架油箱保持架前围板隔音垫发动机周边换档器壳体离合器踏板油门踏板车灯装饰框车灯反光罩电机壳体门把手其它部件座椅部件安全带部件开关面板保险丝盒空调系统塑料材料30复合材料基体树脂：PPPA6/PA66PBT/PETPPSABS增强纤维：玻璃纤维GF碳纤维CF聚酰胺纤维AF不锈钢纤维SF天然纤维NF玻璃纤维(GF)具有来源广，性价比高的优势，在增强材料中用量最大。天然纤维（NF)是一种环境友好材料，在汽车上有广泛的应用前景。基体材料使用最多的是PP，其它材料在高性能的推动下，应用也日趋广泛。纤维增强材料突破性能限制塑料材料塑料材料未来发展方向31安全方面对汽车塑料的应用不能盲目进行，只有在保证汽车整体性能不受影响的前提下才能考虑最大限度地采用塑料材料；同时，塑料的应用首先要考虑材料应用是否能够保证车辆的安全性，这是塑料材料应用的先决条件。汽车的安全性法规（正面碰撞和侧碰法规）对材料和工艺提出了更高的要求，对塑料而言，主要表现在能量吸收和破碎尖角两个方面，如采用GMT制作的副保险杠材料能有效的吸收冲击能量，气囊材料、仪表板、B柱护板则要求材料有较好的韧性，破碎时不允许产生尖角等。32溃缩吸能区域能量吸收过渡区域力的分配刚性区域结构的基础吉利金刚100％前碰塑料材料33塑料制品为满足汽车工业的需求，需要加工成各种形状，成为塑料制品后才能应用在汽车上，下面就汽车用塑料常用的几种加工成型方法和工艺简单介绍。

1.注射成型

2.挤出成型

3.吹塑成型

4.真空吸塑成型

5.模压成型

6.搪塑成型塑料成型工艺341、按用途分类：天然橡胶和合成橡胶天然橡胶由天然或人工种植的橡胶树经过割胶、过滤清洗、干燥等工序加工而成.合成橡胶通用橡胶和特种合成橡胶2、按照形态分类：固体橡胶、粉末橡胶、液体橡胶。橡胶分类橡胶材料35橡胶材料密封条、密封圈、油封、密封护套、减震弹性元件、传动带（V带、同步带、多楔带）、轮胎等一般汽车的橡胶零部件约400-500个。重量一般占5%：轿车约70kg橡胶在汽车上的应用现状威驰加油口防护套材料为NBR+PVC36玻璃、陶瓷材料种类定义应用夹层玻璃两片或两片以上的玻璃用一层或数层胶粘剂接在一起的玻璃制品前风窗玻璃——适用于所有机动车；前风窗以外玻璃——适用于所有机动车。钢化玻璃将玻璃加热到软化点附近然后骤冷的方法制成的玻璃。前风窗玻璃——适用于设计时速低于40km/h的机动车；前风窗以外玻璃——适用于所有机动车。区域钢化玻璃分区域控制钢化程序的钢化玻璃前风窗玻璃——适用于不以载人为目的的载货汽车，不适用于以载人为目的的轿车及客车等。中空安全玻璃中空玻璃是由两片或多片浮法玻璃组合而成，玻璃片之间夹有充填了干燥剂的铝合金隔框，之间用丁基胶粘结密封后，再用聚硫胶或结构胶密封。前风窗以外玻璃——适用于所有机动车。塑玻复合材料由一层或多层玻璃与一层或多层塑料材料复合而成的玻璃材料，安装后其面向乘客的一面为塑料层。前风窗玻璃——适用于所有机动车；前风窗以外玻璃——适用于所有机动车。玻璃材料分类37注：PSZ为部分稳定氧化锆；SSN为烧结碳化硅；LAS为锂-铝-硅酸盐；TTA为改性的韧性氧化铝。陶瓷在发动机上应用玻璃、陶瓷材料383838汽车胶粘剂、密封胶的应用分类从汽车整个制造过程所涉及的工作部位和功能这个角度出发,可将车用胶粘剂、密封胶大致分为5大类别：1）焊装工艺用胶：折边胶、点焊密封胶、膨胀胶、减振胶2）涂装工艺用胶：焊缝密封胶、抗石击底涂3）内饰件用胶：丁基胶带、风挡玻璃胶4）装配件用胶：厌氧胶、硅酮密封胶5）特殊工艺用胶：刹车片胶、压敏胶带、发动机液化胶汽车工业胶汽车用工业胶393939工业胶分布图汽车用工业胶404040折边密封胶膨胀胶点焊胶汽车用工业胶41车底抗石击底涂焊缝密封胶汽车用工业胶42涂料：涂于物体表面，能干燥成膜的有机高分子化合物的胶体溶液或粉末叫有机涂料。涂料——汽车的外衣汽车涂料汽车涂料的定义FERRARIBMW43汽车用涂料与施工工艺车身涂料汽车涂料44电泳涂装工艺阴极电泳前处理汽车涂料45汽车用涂料与施工工艺中涂施工工艺手工喷涂：手工喷涂四门两盖和发动舱等内表面。四门内表面要求两遍，间隔时间约3min。这些部位要求均匀、严密、不露底、不流挂。自动喷涂：自动机喷涂车身外表面。自动喷涂采用高压静电喷涂或高压空气喷涂。喷涂要求不露底、不流挂、厚度均匀、无针孔、无缩孔、桔皮等。汽车涂料46面漆施工工艺手动喷涂高压静电喷涂汽车涂料47汽车涂层的质量检测膜厚桔皮光泽度鲜映性汽车涂料48汽车润滑油发动机润滑油——发