热塑性复合材料在前端模块上的应用

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1、．枥料叵用‘热塑性复合材料在前端模块上的应用汽车轻量化具有十分重要的意义，已经成为汽车行业的重要研究课题之一。实现汽车轻量化的主要途径是对汽车零部件进行合理的结构设计和使用轻质材料。介绍了热塑性复合材料在汽车行业应用的最新进展情况，从开发流程、材料、设计、分析、制造工艺和模具等方面介绍了LF_r材料在前端模块的应用过程。■上汽集团新能源汽车事业部范军锋冯奇何健凌天钧■北京中材汽车复合材料有限公司王庆明陈强汽车轻量化是在保证汽车整体品质和性能不受影“以塑代钢”正在成为推动汽车向轻量化发展的主要响甚至还有所提高的前提下，通过尽可能地减轻汽车手段。下面主要介绍纤维增强热塑性复合材料在前端产

2、品的自身质量，而达到努力谋求高输出功率、低噪模块上的应用情况。声、低振动以及良好的操纵性和高可靠性等目标。目1热塑性复合材料在汽车上应用的最前实现汽车轻量化主要有两条途径：一是采用轻量化新进展情况材料，如高强度钢材、铝合金以及其他强度更高、质量更轻的新材料；二是利用CAE技术优化汽车零部件汽车上应用最广泛的热塑性复合材料是SMC的结构，使之薄壁化、中空化、小型化和复合化等，(SheetMoldingCompound)、LFT(LongFiber从而最大限度地减轻零部件的质量。当然，汽车轻量reinforcedThermoplastics)和GMT(GlassMat化必须在保证汽车整体

3、性能(安全、耐撞、舒适、抗reinforcedThermoplastics)，热塑性复合材料的振等)的前提下进行。随着国内正面碰撞和侧面碰撞汽车部件目前已在梅德赛斯一奔驰、宝马、大众、法规的相继出台以及公众对汽车安全性认识的逐步加标致一雪铁龙、沃尔沃、菲亚特、莲花和曼恩等欧深，汽车结构的耐撞性和安全性已经成为汽车轻量化洲汽车厂生产的轿车、客车和载货车等各种车型中设计的首要考虑因素。获得大量应用。有数据表明，80％以上的GMT和复合材料作为汽车工业的主要原材料之一，其优LFT产品用于汽车部件制造，如梅德赛斯一奔驰轿车势在于优秀的材料特性、良好的经济性和大量供应的的S系列后保险杠支架(G

4、MT／LFT)等，BMW系可能性，特别是热塑性复合材料具有可回收再利用的列后保险杠支架(GMT／LFT)等，标致607备胎箱特点。纤维增强热塑性复合材料具有密度小、设计灵(LFT)和标致405保险杠支架(LFT)，雪铁龙系活、易设计成整体结构、耐腐蚀、耐热／隔电、耐冲列BerlngoXantian前端支架(LFT)、AX尾部底板击、抗振等优点，在汽车上的应用范围越来越广泛，总成(GMT)等，上海通用别克凯悦、君悦后靠背44I汽车工艺与材料AT&M2010年第9期彻料匝胃骨架总成(GMT)，上海大众帕萨特B5底部防护板远超过半数。(GMT)等。2。3设计另外，下面一些新型的汽车热塑性复

5、合材料也值依据原普通钢板拼焊而成的前端模块进行设计，得关注。以前端模块的厚度限制和车灯、空调、保险杠、水(1)TWintexR复合纤维箱、纵梁等安装定位孔位限制为约束条件，参考其他TwintexR复合纤维是一种由玻璃纤维和热塑性车型上的成熟应用案例，结合钢制件的强度要求，进塑料纤维复合而成的干态预浸料，适于注射成型保险行热塑性复合材料前端模块产品结构的调整和设计。杠、后车门、内饰件和仪表板等零部件，兼具很高的主要技术性能要求如下。冲击强度和拉伸强度。a．以水箱挂点为受力点，在前端模块正上面加载(2)自增强聚丙烯复合材料(Self—Reinforced集中力250N(5g重力加速度)，

6、复合材料前端模块POlypropyIeneComposite，SR-PP)的最大位移不大于3mm。SR—PP是一种由高定向性的聚丙烯纤维和各b．以水箱挂点为受力点，在前端模块正上面加载向同性的聚丙烯基材组成的10O％聚丙烯片材。集中,h25oN(1g重力加速度)，复合材料前端模块SR—PP是国外继GMT和LFT之后最新开发并应用的最大位移不大于1mm。的一种热塑性复合材料，目前主要用于车底护板的2．4分析生产。由于前端模块产品基本为左、右对称结构，因此(3)长玻纤增强聚丙烯(LongGlassFiber以产品的一半为计算模型。ReinforcedPolypropylene，LGFPP

7、)2．4．1LFT材料的性能参数LGFPP是倍受关注的新品种之一，是LFT的一拟采用的LFT材料的性能参数见表1。种。该材料作为汽车模块载体材料，不仅能有效地提高制品的刚性、抗冲击强度、抗蠕变性能和尺寸稳定性，而且可以做出复杂的汽车模块制品。如采用该材性能数值标准料的全世界首创无金属支架全塑整体前端组件，为宝马MiniCooper车配套。2热塑性复合材料前端模块的开发2．1开发流程热塑性复合材料前端模块的开发流程为：材料配2．4．2计算前端模块受力状况的约