Пластмассы составляют приблизительно от 10% до 15% от общей массы легковых автомобилей, и эта доля продолжает расти. В одном автомобиле используется более 13 основных типов пластмасс для изготовления тысяч различных пластиковых компонентов, таких как кузовные панели, детали внутренней отделки, система воздухозабора и бампер. В этой статье будет представлен обзор основных пластиковых деталей, используемых в автомобилях.
Пластиковые детали в автомобиле
Пластиковые детали широко используются в современных легковых автомобилях в различных ключевых областях, включая внутреннюю и внешнюю отделку, силовые агрегаты и функциональные компоненты, такие как приборные панели и линзы фар. Чтобы в полной мере оценить разнообразие этих применений и их вклад в снижение веса автомобиля, следует рассмотреть их расположение и выполняемые ими функции.
Приборная доска
Приборная панель — один из важнейших функциональных компонентов и структурно наиболее сложная система в салоне автомобиля. Она работает совместно с сиденьями и подушками безопасности, обеспечивая защиту пассажиров, что предъявляет высокие требования к её дизайну, тактильным ощущениям (текстуре/ощущениям), комфорту и функциям защиты пассажиров. Основной корпус приборной панели можно разделить на жёсткие и мягкие в зависимости от текстуры поверхности.
Приборные панели в автомобилях преимущественно изготавливаются из пластика, различающегося главным образом по жесткости. Мягкий тип — это полиуретан (ПУ), который относительно легкий и обладает превосходными характеристиками безопасности (поглощение энергии) и звукопоглощения. Жесткий тип — это полипропилен (ПП), который сравнительно дешевле. В салонах автомобилей высокого класса обычно используется полиуретан.
| Имя | Материал | Отказоустойчивость |
| Приборная доска | ПП/ПУ | ± 0.005 ″ |
Крышка приборной панели
Крышка приборной панели изготавливается методом литья под давлением с использованием таких материалов, как ABS, ABS/PC и армированный полипропилен (PP). ABS и ABS/PC с трудом соответствуют строгим требованиям к термостойкости и стоят дороже, чем армированный полипропилен, но их легче обрабатывать поверхность (что позволяет выполнять покраску, хромирование и т. д.) для соответствия определенным требованиям к дизайну. Армированный полипропилен может соответствовать требованиям к термостойкости, но его сложно модифицировать с помощью специализированной обработки поверхности. Выбор материала предполагает баланс между фактическими требованиями к производительности и стоимостью.
| Имя | Материал | Отказоустойчивость |
| Крышка приборной панели | ABS | ± 0.005 ″ |
Панель центральной консоли
Центральная консоль (ЦК) расположена в центральной части приборной панели и напрямую влияет на общий визуальный эффект панели. Производители автомобилей часто меняют дизайн или отделку ЦК для достижения эффекта незначительных обновлений или изменений модели. Это требует превосходных возможностей для индивидуальной обработки поверхности. Из-за необходимости частого обслуживания электронных компонентов или компонентов системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) она должна легко устанавливаться и демонтироваться, что требует определенной прочности и износостойкости. В процессе проектирования ЦК обычно используется ABS или ABS/PC с такими видами отделки, как покраска или хромирование.
| Имя | Материал | Отказоустойчивость |
| Панель центральной консоли | ABS | ± 0.005 ″ |
Бардачок/Ящик
Бардачок в основном служит для хранения вещей и защиты коленей пассажира. Его внешний вид должен соответствовать стандарту IP, иногда требуя дополнительной обработки внешней поверхности. Внутренние и внешние панели бардачка обычно изготавливаются методом литья под давлением из модифицированного полипропилена (PP) или поликарбоната/абразивного фосфата (PC/ABS). В автомобилях класса люкс часто используется технология флокирования внутри, чтобы предотвратить дребезжание и шум, создаваемый хранящимися предметами во время движения. Аксессуары бардачка, такие как ручки, поворотные штифты, защелки и зажимы, часто изготавливаются из полиоксиметилена (POM), который устойчив к многократным ударам и износу.
| Имя | Материал | Отказоустойчивость |
| Бардачок | ПП/ПК | ± 0.005 ″ |
Вентиляционный узел
Воздухоотводящий узел состоит из передних и задних направляющих лопаток, корпуса вентиляционного отверстия, заслонок и поворотного переключателя. Автомобильные вентиляционные отверстия кондиционеров часто регулируются и подвергаются воздействию попеременного потока холодного и горячего воздуха. Это требует использования материалов с высокой термостойкостью, ударопрочностью, гибкостью (прочностью) и стабильностью размеров. Рекомендуемые материалы часто включают PA6 или ABS/PC для лопаток/лопастей, ABS или PP+T (полипропилен с добавлением талька) для корпуса вентиляционного отверстия, PP+T для конструкции заслонки с уплотнительным кольцом из EPDM, а также износостойкие материалы, такие как POM или TPO, для поворотного переключателя.
| Имя | Материал | Отказоустойчивость |
| Вентиляционный узел | ABS / PP | ± 0.005 ″ |
Система дверных панелей
Обшивка двери в основном состоит из основного корпуса (основы), вставки, подлокотника, декоративной планки, кармана для карт и решетки динамика. Основной корпус служит каркасом для всей дверной панели, поддерживая все функциональные и декоративные элементы, и требует достаточной прочности и жесткости для сохранения формы и предотвращения деформации. Наиболее распространенный материал — полипропилен (ПП). Материал вставки соответствует материалу основного корпуса. В целях обеспечения комфорта подлокотник обычно имеет трехслойную структуру: каркас, слой пенопласта и внешняя оболочка. Декоративные планки, учитывая общий стилистический эффект, требуют обработки поверхности и в основном изготавливаются из АБС-пластика. Материалы для кармана для карт и решетки динамика соответствуют материалу основного корпуса.
| Имя | Материал | Отказоустойчивость |
| Система дверных панелей | PP | ± 0.005 ″ |
Бампер
Система бамперов, состоящая из переднего и заднего бамперов, использует наибольший объем пластика среди автомобильных внешних деталей, составляя приблизительно 42% от общего потребления пластика в автомобиле. Бампер является элементом безопасности, предназначенным для поглощения огромной энергии, возникающей при столкновении, минимизируя травмы пассажиров. Поэтому бампер должен пройти ряд соответствующих испытаний и соответствовать нормам, касающимся внешних выступов и характеристик ударопрочности. Например, бампер должен возвращаться к своей первоначальной форме после столкновения на скорости 9 км/ч и обладать устойчивостью к сколам от камней. При выборе материала для бампера необходимо тщательно учитывать такие свойства, как долговечность, твердость и прочность. Кроме того, материал должен обладать такими характеристиками, как поглощение энергии, сопротивление деформации и хорошая формуемость. Таким образом, выбор материала имеет решающее значение для реализации его предназначения.
Передний и задний бамперы обычно изготавливаются из полипропилена (ПП). С одной стороны, такой выбор упрощает обработку и снижает затраты, обеспечивая при этом достаточную эластичность и амортизирующие/энергопоглощающие свойства бампера, что обеспечивает эффективную защиту пассажиров от телесных повреждений. С другой стороны, это уменьшает большую массу, характерную для металлических бамперов, способствуя снижению веса автомобиля.
| Имя | Материал | Отказоустойчивость |
| Бампер | PP | ± 0.005 ″ |
Линза фары
Линза фары должна сохранять яркость света в течение длительного времени без ухудшения характеристик и защищать источник света. Для этого необходим пластик с отличной формуемостью, высокой прозрачностью и достаточной твердостью поверхности. Поэтому высокоэффективные оптические пластики, такие как поликарбонат (ПК), являются предпочтительным материалом для линзы фары благодаря их высокой прочности, устойчивости к ультрафиолетовому излучению, ударной вязкости и превосходным светопропускающим свойствам.
| Имя | Материал | Отказоустойчивость |
| Линза фары | PC | ± 0.005 ″ |
Решетка воздухозаборника
Многие автомобильные решетки радиатора имеют хромированное покрытие, придающее им металлический вид, но на самом деле они также изготовлены из пластика. Основные функции воздухозаборной решетки — охлаждение двигателя и управление потоком воздуха в передней части автомобиля, что предъявляет высокие требования к формуемости материала. ABS — распространенный материал для решеток благодаря высокой ударопрочности, легкости формования и пригодности для гальванического покрытия.
| Имя | Материал | Отказоустойчивость |
| Решетка воздухозаборника | ABS | ± 0.005 ″ |
Виды пластмасс, используемых в автомобилестроении
Эти материалы в основном можно разделить на товарные пластмассы и конструкционные пластмассы, а их уникальные свойства определяют их конкретное применение в отделке салона и экстерьера, силовых агрегатах и конструктивных элементах. В следующем разделе будут подробно описаны физические свойства, технологические характеристики и ключевые преимущества девяти важнейших полимеров, включая полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП), полиамид (ПА) и поликарбонат (ПК), демонстрирующие точное применение материаловедения в современных автомобилях.
Полиэтилен (ПЭ)
Это кристаллический пластик, образующийся в результате полимеризации этилена. Он обладает хорошими свойствами текучести расплава. Полиэтилен низкой плотности (ПНП) производится методом высокого давления и имеет более низкую степень кристалличности — 45–65%. Он отличается хорошей гибкостью, удлинением при разрыве, ударной прочностью и прозрачностью. Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) производится методом низкого давления и имеет высокую степень кристалличности — 85–95%. Он обладает более высокой механической прочностью и более высокой рабочей температурой, что делает его пригодным для выдувного формования, литья под давлением и экструзии различных бутылок, чаш, бочек, листов, труб и профилей.
Полипропилен (ПП / PP):
Это кристаллический полимер с низкой плотностью и хорошей термостойкостью. Его свойства схожи с полиэтиленом (ПЭ), но он обладает высокой степенью усадки при формовании, хорошей текучестью расплава и выдающимися противоусталостными свойствами. Полученные изделия обладают хорошими механическими свойствами, высокой жесткостью и твердостью поверхности, в частности, отличаются превосходной устойчивостью к усталости при изгибе. Он может выдерживать сотни тысяч циклов складывания и сгибания без разрушения, что делает его очень подходящим для шарниров. Его рабочая температура в течение длительного времени может достигать 120 °C, а при отсутствии внешнего воздействия — до 150 °C. Он обладает низким водопоглощением и выдающейся химической стойкостью, способен выдерживать воздействие кислот, щелочей, солей и многих полярных органических растворителей при температуре ниже 80 °C.
Поливинилхлорид (ПВХ)
В ПВХ-смесь можно добавлять различные присадки для получения пластиковых изделий с разнообразными свойствами. ПВХ обладает аморфными полимерными характеристиками; его расплав имеет низкую термическую стабильность, узкий диапазон температур обработки и может вызывать коррозию пресс-форм. При низких температурах ПВХ имеет тенденцию становиться жестким и хрупким. Гибкий ПВХ широко используется в автомобильном дизайне в качестве уплотнительных и декоративных материалов.
Полистирол (ПС) — это бесцветный и прозрачный пластик. ПС — аморфный полимер с хорошей текучестью в расплаве, который нелегко разлагается, что обеспечивает хорошую технологичность при литье под давлением. Его механические свойства, как правило, средние, а ударопрочность низкая. Он склонен к разрушению при падении или сильном ударе. Пластиковые детали должны иметь равномерную толщину стенок, закругленные углы на соединительных поверхностях и не должны содержать вставок. Чрезмерное остаточное напряжение в пластиковых деталях может привести к побелению от напряжения и растрескиванию. ПС имеет большой коэффициент теплового расширения. Чередующиеся силы расширения и сжатия могут вызвать растрескивание в местах соединения пластиковых деталей.
АБС (акрилонитрил-бутадиен-стирол)
ABS — это аморфный пластик, сополимеризованный из стирола, бутадиена и акрилонитрила. ABS, как правило, обладает большей прочностью, чем ударопрочный полистирол (HIPS), и хорошими общими механическими свойствами. Он имеет умеренную текучесть в расплаве и легко поддается литью под давлением. Он демонстрирует низкую усадку при формовании, что обеспечивает стабильные размеры изделий. Диапазон рабочих температур составляет от -40°C до 100°C. Он обладает хорошей химической стабильностью, отличной способностью к печати, окрашиванию, адгезией и хорошими свойствами для гальванического покрытия, а также удовлетворительными акустическими характеристиками, что делает его подходящим для корпусов аудиооборудования. ABS часто используется для производства различных автомобильных аксессуаров и элементов кузова, таких как ручки, крышки фар, приборные панели автомобилей, решетки радиаторов и декоративные детали, обработанные поверхностными процессами, такими как гальваническое покрытие.
Начните производство от создания прототипа до масштабирования
- Надежная и своевременная доставка по всему миру
- Доступно несколько сертификатов
- Полная проверка перед каждой отправкой
Полиметилметакрилат (ПММА)
Это высокопрозрачный аморфный пластик, широко известный как акрил. Акрил обладает низкой твердостью поверхности, из-за чего легко царапается твердыми предметами. Еще одним недостатком ПММА является растрескивание под воздействием окружающей среды.
Полиамид (PA)
Это многокомпонентный кристаллический полимер, широко известный как нейлон. Он прочный, износостойкий и устойчивый к усталости, но обладает высокой влагопоглощающей способностью. У него высокая температура плавления и узкий диапазон температур плавления. Материал необходимо тщательно высушить перед литьем под давлением. Из-за низкой вязкости расплава при литье под давлением часто образуются нити и облой. Температура пресс-формы влияет на кристалличность. Пластиковые детали имеют высокую и колеблющуюся степень усадки при литье, а размеры отлитых изделий могут быть нестабильными из-за поглощения влаги и других факторов. PA6 обладает хорошей эластичностью и высокой ударопрочностью, но имеет большее водопоглощение. PA66 обеспечивает высокую прочность и хорошую износостойкость.
Поликарбонат (ПК):
Это аморфный полимер с выдающейся ударной прочностью и сопротивлением ползучести, а также хорошей устойчивостью к низким и высоким температурам. Поликарбонат (ПК) обладает превосходными механическими и электроизоляционными свойствами, а также хорошей прозрачностью. Формованные изделия имеют относительно небольшую усадку, что обеспечивает высокую точность размеров. Это второй по объему производства конструкционный пластик после полиамида (ПА). Ударная прочность ПК в 2–3 раза выше, чем у полиметилметакрилата (ПММА), а его ползучесть составляет около 10% от ПММА. ПК может использоваться длительное время в диапазоне температур от -100°C до 300°C, имеет температуру термического разложения >310°C, а его огнестойкость является самозатухающей. При комнатной температуре он устойчив к разбавленным кислотам и относительно стабилен по отношению к спиртам, маслам и солям, за исключением формальдегида.
Полиоксиметилен (ПОМ)
Это высококристаллический полимер с превосходными физическими и механическими свойствами. Он износостойкий, водостойкий, коррозионностойкий и обладает хорошей размерной стабильностью. Обладает умеренной текучестью расплава, узким диапазоном температур плавления, высокой термочувствительностью и склонностью к разложению. Армирование стекловолокном может снизить скорость усадки при формовании. Длительное воздействие атмосферы ускоряет старение. Температура его длительной эксплуатации составляет от -40°C до 100°C. Он обладает высокой жесткостью, высокой твердостью и высоким модулем упругости в сочетании с хорошей ударной вязкостью. Его удельная прочность и удельная жесткость близки к показателям металлических материалов, он имеет низкий коэффициент трения и объем износа, а также превосходные самосмазывающиеся свойства.
Как Getzshape может помочь
Getzshape — ваш незаменимый партнер в производстве легких пластиковых автомобильных компонентов. Благодаря нашей сертифицированной сети и современному оборудованию, Getzshape может выполнять сложную обработку на станках с ЧПУ и литье под давлением, необходимые для изготовления пластиковых автомобильных компонентов, гарантируя, что ваша приборная панель, линзы фар, бамперы и кузовные панели будут соответствовать требованиям по снижению веса, необходимым для достижения целей повышения производительности и эффективности автомобилей нового поколения.
