2月26日,有熱心網(wǎng)友在微博上反饋,理想汽車底盤上的下主擺臂使用了塑料,頓時引起了一片熱議,許多網(wǎng)友都發(fā)出了合理的疑問。
事后不久,就在這條微博下面,部件供應(yīng)商、OEM官方都站出來做了澄清和解釋,更有業(yè)界大咖科普道,這種塑料下擺臂實際上比金屬材料制造的零部件更貴,才平息這場討論。
但凡每一次有人發(fā)現(xiàn),汽車上的結(jié)構(gòu)件大面積使用了塑料,就都會引起一場battle,那么塑料究竟在車身上管不管用?
為了探討這個問題,我們先來看看理想汽車的下擺臂究竟用的是什么塑料。通過下面這張局部照片,產(chǎn)品零件底色為黑色,表面呈淺灰白色,在注塑行業(yè)有過3~5年從業(yè)經(jīng)驗的人都應(yīng)該能判斷,這種材料里面加了玻纖,常用的能加玻纖的塑料,一般有PP料、PA料,隨后理想汽車的官博也證明了這是PA6+50%GF。
PA6究竟是一個什么東西?PA這兩個字母實際上是Polyamide的縮寫,這個單詞翻譯成中文叫聚酰胺,俗稱尼龍。尼龍品種多,分為PA6、PA66、PA11、PA12、PA610、PA612、PA1010、PA46等型號,但主要產(chǎn)量集中在PA6、PA66這兩種型號上,占了尼龍總產(chǎn)量的90%。
在國際上,尼龍的使用量位居五大工程塑料之首(PA,PC,POM,PPO、PET)。目前尼龍料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、電子電器、通訊設(shè)備、儀器儀表、建筑領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)材料。
PA6的主要特點是機(jī)械性能優(yōu)良,強(qiáng)度高,剛性好,耐磨性好,自潤滑性強(qiáng),尼龍的使用溫度范圍寬廣,可以在-40℃~100℃的環(huán)境內(nèi)自由使用,耐油性好,化學(xué)穩(wěn)定性好,阻燃性好,易于加工。不足之處是尺寸穩(wěn)定性差,吸水率高。
經(jīng)過化學(xué)實驗研究證明,PA6的酰胺基團(tuán)濃度較高,因為他的機(jī)械強(qiáng)度高,它與鑄鐵、銅、鋁、等金屬材料相比,比剛性遜于金屬,但比強(qiáng)度高于金屬。并且能通過數(shù)據(jù)證明,PA6隨著溫度和吸水率的增加,沖擊強(qiáng)度會逐漸升高。
但與金屬不同的是拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、拉伸彎曲模量會隨著溫度和吸水率的升高而降低。熱變形溫度隨著載荷的升高和吸水率的增加,也會出現(xiàn)下降。
PA6隨著在大氣中暴露的時間增加,機(jī)械性能也會逐漸下降,但下降到一定程度后會緩和。
由以上性能試驗可以看出,PA6還并不是完美到無懈可擊,也有很多缺點,在這些缺點面前,我們是不是就望而生畏,摒棄其使用呢?別慌,材料學(xué)科的科學(xué)家們通過一種方法來可以降低它的弱點,放大它的強(qiáng)點,加以利用,那就是通過增加玻纖成分來提高PA6的性能,這也是我們?yōu)槭裁纯匆姽俨┑牟牧虾竺嬗幸粋€數(shù)字后綴的原因。PA6玻璃纖維的用量可以在50%的范圍以內(nèi)進(jìn)行添加,如果比例再高,加工時的流動性能就不太好,機(jī)械性能就會出現(xiàn)脆斷,如果玻纖加得太少(低于10%),又起不到顯著的加強(qiáng)作用,通過官博證實,此零部件的玻纖用量剛好在50%。
有數(shù)據(jù)證明,通過玻纖加強(qiáng)以后,PA6的機(jī)械性能、剛性、尺寸穩(wěn)定性、耐熱性就明顯提高。
玻纖加強(qiáng)過的PA6作為代替金屬材料的結(jié)構(gòu)零部件使用時,其疲勞強(qiáng)度約為未增強(qiáng)的PA6的2.5倍。
通過玻纖增強(qiáng)的PA6除了與未增強(qiáng)的PA6的用途相同外,還可以制作機(jī)械強(qiáng)度更高、剛性、韌性、耐熱性和尺寸穩(wěn)定性方面更高要求的零件。
通過上面的數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn),通過對PA6增加添加劑的方法,是可以揚(yáng)長避短,來提高性能,替代金屬進(jìn)行使用,并且我們在PA料的使用領(lǐng)域中,可以看見,大量的PA6和加玻纖的PA6已經(jīng)應(yīng)用在軸承、齒輪、螺母等零件上,這些零件在使用過程中需要強(qiáng)大的機(jī)械性能、耐磨性和抗沖擊性,并且在載荷壽命上也必須經(jīng)得起一定的考驗,理論上來說,PA6的增強(qiáng)玻纖材料也可以用于車身底盤上。
通過業(yè)內(nèi)大咖的解密,該零件結(jié)構(gòu)中還鑲嵌有金屬骨架作為受力主體,塑料層作為輔助部件即增加了金屬的強(qiáng)度,也彌補(bǔ)了金屬缺少韌性的特點。所以使用PA6+50%GF的材料來制造這樣一個部件一點也不奇怪,至于這個零件在市場上是否存在質(zhì)量問題,則需要考驗OEM的驗證和過程控制的水平,但不能以偏概全的說塑料就不能用于底盤結(jié)構(gòu)件上。
文|雅安索爾達(dá)多
圖|網(wǎng)絡(luò)