片状SMC材料在汽车制造业的发展
发布:2018-05-23 08:42:49 浏览:2757次

    片状模塑料(SMC)是一种较重要、用途广、模压复合材料制品的半成品。与钢制汽车零件相比,SMC模压汽车零件具有如下优点:生产周期短,便于汽车改型,投资效益好;重量较轻,节约燃油;设计自由;制件的整体性好,零件的数量很少;耐用性和隔热性好等优点。当然,SMC也有缺点,如:不可回收,污染环境;虽然性能价格比较好,但一次性投资往往高于对应的钢制件。 

    SMC汽车零件分为三类:1、功能件,如:油盘、隔热板等,要求耐高温,耐油腐蚀,以前采用乙烯基酯树脂,现改用价廉的聚酯树脂;2、车壳外板,全世界轿车、轻型货车的外板价值300亿美元/年,而SMC外板所占比率很小(惟独美国例外),但具有A级表面精度的SMC车壳(特别是发动机罩)发展飞快;3、结构件,如:散热器托架、横梁(cross car beam,起支撑仪表盘的作用),结构件的目的在于提高制件的设计自由度、多功能性和完整性(减少总成的零件的数量),现试举一例:福特金牛座和水星黑貂轿车的前围里的下散热器托架,原钢制的有22个零件,而SMC的才2件,重量大减,成本降14%。

    各国的SMC市场和公司的构成迥然不同

    由于各国、地区的社会背景、经济发展等的具体情况各异,作为一种重要的工业原材料的SMC的发展模式及其市场构成,自然千差万别。以各地2000年SMC市场的构成为例,美国:汽车70%、建筑21%、电子电器7%、其他2%;欧洲:汽车42%、电子电器33%、建筑19%、其他6%;日本:建筑66%、水箱13%、化粪池12%、汽车7%、其他2%。

    过去几年北美的SMC行业进行了兼并、联合,形成了少数几个规模很大的SMC集团公司。而欧洲的SMC公司则往往采取合资、松散联盟(不彻底控制)的方式,如:Transatlantic联盟,仅限于探索开发市场和技术方面的合作而已。由于利用SMC模压透电磁波的天线罩业务所促成的奔驰CL双门跑车,就是首例成功的明证。

    汽车制造业采用SMC的沿革与现状

    汽车制造业采用SMC的沿革

    SMC的难关和新成就之一就是轿车SMC车壳。其表面要求特严,必须达到A级面精度,也即:LORIA波纹指数。1969年International Harvester货车SMC发动机罩面世,导致SMC像潮水般涌入重型货车市场;1978年模压SMC开始采用模内涂层(IMC),SMC技术更上一层楼;1982年开始采用低糙度SMC配方和真空模压技术,使A级表面精度技术日臻成熟;1994年开始掌握回收SMC技术,但因成本太高、难度太大,而不可能推广实施;1988年Corvette牌轿车的内饰板,开始采用低密度SMC(用空心玻璃微珠做填料)模压成型,比重由原来的1.9降到1.4,为轻质SMC(汽车节能)开辟道路。

    20世纪90年代汽车制造业采用SMC的状况

    1991-2000年北美各种汽车和福特、通用公司的SMC消耗量见表1。具体的SMC消耗量的情况是:1996年是轿车和SUV/vans(运动多功能车/厢式车)的高峰,但2000年SUV/vans创纪录;货车逐年递增,2000年也创纪录;1995年以前通用公司超过福特公司,1996年以后则福特公司(直线上升)超过通用公司(直线下降)——其主要原因是1997年通用公司的MPV(全SMC车壳的多功能旅行车)停产,而福特公司的SUV和轻型货车就取而代之占领市场。

    如上所述,2000年美国和欧洲的汽车SMC消耗量的占有率分别为70%和42%,成为SMC的主要市场。20世纪90年代北美SMC产量的增长速度高于GDP(国民生产总值)和汽车产量。1999年美国的SMC产量为14.3万吨。估计20世纪末北美汽车SMC消耗量约20万吨。在北美中型和重型货车车的SMC消耗量巨大(2000年为1.6万吨/年),年增长率达两位数,例如:有的重型货车的该耗量达450kg/辆。而北美以外的地方汽车的SMC消耗量却很小。

    降低成本是提高商品竞争力的关键因数之一。不同材质发动机罩的成本比较见表2。从表2可见:SMC发动机罩的成本低于AI6111(可能是铝合金)、聚对苯二甲酸已二醇酯(PET)发动机罩,但高于钢发动机罩。其症结在于SMC车壳表面的瑕疵多,修理费时费力,喷漆质量差,二次加工费昂贵(是钢车壳的3.6倍)。新近出现了真空挤出热塑性混合料处理SMC零件表面瑕疵的新技术。

    不断采用科技含量高的技术和科学管理的措施,从而改善SMC零件的各项生产指标。如:从1986年***1996年间,北美SMC零件的生产周期从135秒/件降到90秒/件;次品率由10%降到5%;边角料所占比率由5%降到2%;正常运转时间所占比率由75%升为90%。这样就大幅度地降低了SMC零件的成本。

    SMC的新机遇、新挑战

    实践说明,就SMC零件而论,客观上存在一个基准产量,当低于此基准时其成本低于同类钢零件;超过此基准时则高于钢零件。美国权威机构(IBIS Associates)科学论证的结果说明:1986年的基准产量为7万件/年,10年后(1996年)上升约为15万件/年;而北美半数以上的SMC零件生产公司的产量都小于10万件/年。由此得出的结论是:SMC的汽车市场潜力很大。机遇难得,时不我待!

    选择汽车零件材料的原则是:一、零件工作、环境的条件和要求决定零件的材料。例如:驱动轴、气缸活塞惟有合金钢才科学合理,而EFRP(碳纤维复合材料)、SMC则不堪胜任;二、在一定的前提下认真筛选材料,一经选定就尽力挖掘其材料潜能。科学研究和实践说明,复合材料特别是SMC不失为较科学、理想的新型汽车壳体材料,理应尽力挖掘其蕴藏的材料潜能。在未来开发新车、扩大汽车产量方面,上述材料将起着重要作用。随着新车型不断出现,势必产生新课题、新风险。例如:如何减少由于采用SMC加工汽车零件而给汽车制造公司带来的投资风险?如何使SMC车壳能竞争过钢车壳、铝车壳?这些是摆在我们面前的艰巨。


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