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片狀SMC材料在汽車制造業(yè)的發(fā)展
發(fā)布:2018-05-23 08:42:49 瀏覽:2729次

    片狀模塑料(SMC)是一種較重要、用途廣、模壓復(fù)合材料制品的半成品。與鋼制汽車零件相比,SMC模壓汽車零件具有如下優(yōu)點(diǎn):生產(chǎn)周期短,便于汽車改型,投資效益好;重量較輕,節(jié)約燃油;設(shè)計(jì)自由;制件的整體性好,零件的數(shù)量很少;耐用性和隔熱性好等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然,SMC也有缺點(diǎn),如:不可回收,污染環(huán)境;雖然性能價(jià)格比較好,但一次性投資往往高于對(duì)應(yīng)的鋼制件。 

    SMC汽車零件分為三類:1、功能件,如:油盤、隔熱板等,要求耐高溫,耐油腐蝕,以前采用乙烯基酯樹脂,現(xiàn)改用價(jià)廉的聚酯樹脂;2、車殼外板,全世界轎車、輕型貨車的外板價(jià)值300億美元/年,而SMC外板所占比率很?。ㄎ┆?dú)美國(guó)例外),但具有A級(jí)表面精度的SMC車殼(特別是發(fā)動(dòng)機(jī)罩)發(fā)展飛快;3、結(jié)構(gòu)件,如:散熱器托架、橫梁(cross car beam,起支撐儀表盤的作用),結(jié)構(gòu)件的目的在于提高制件的設(shè)計(jì)自由度、多功能性和完整性(減少總成的零件的數(shù)量),現(xiàn)試舉一例:福特金牛座和水星黑貂轎車的前圍里的下散熱器托架,原鋼制的有22個(gè)零件,而SMC的才2件,重量大減,成本降14%。

    各國(guó)的SMC市場(chǎng)和公司的構(gòu)成迥然不同

    由于各國(guó)、地區(qū)的社會(huì)背景、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等的具體情況各異,作為一種重要的工業(yè)原材料的SMC的發(fā)展模式及其市場(chǎng)構(gòu)成,自然千差萬(wàn)別。以各地2000年SMC市場(chǎng)的構(gòu)成為例,美國(guó):汽車70%、建筑21%、電子電器7%、其他2%;歐洲:汽車42%、電子電器33%、建筑19%、其他6%;日本:建筑66%、水箱13%、化糞池12%、汽車7%、其他2%。

    過(guò)去幾年北美的SMC行業(yè)進(jìn)行了兼并、聯(lián)合,形成了少數(shù)幾個(gè)規(guī)模很大的SMC集團(tuán)公司。而歐洲的SMC公司則往往采取合資、松散聯(lián)盟(不徹底控制)的方式,如:Transatlantic聯(lián)盟,僅限于探索開發(fā)市場(chǎng)和技術(shù)方面的合作而已。由于利用SMC模壓透電磁波的天線罩業(yè)務(wù)所促成的奔馳CL雙門跑車,就是首例成功的明證。

    汽車制造業(yè)采用SMC的沿革與現(xiàn)狀

    汽車制造業(yè)采用SMC的沿革

    SMC的難關(guān)和新成就之一就是轎車SMC車殼。其表面要求特嚴(yán),必須達(dá)到A級(jí)面精度,也即:LORIA波紋指數(shù)。1969年International Harvester貨車SMC發(fā)動(dòng)機(jī)罩面世,導(dǎo)致SMC像潮水般涌入重型貨車市場(chǎng);1978年模壓SMC開始采用模內(nèi)涂層(IMC),SMC技術(shù)更上一層樓;1982年開始采用低糙度SMC配方和真空模壓技術(shù),使A級(jí)表面精度技術(shù)日臻成熟;1994年開始掌握回收SMC技術(shù),但因成本太高、難度太大,而不可能推廣實(shí)施;1988年Corvette牌轎車的內(nèi)飾板,開始采用低密度SMC(用空心玻璃微珠做填料)模壓成型,比重由原來(lái)的1.9降到1.4,為輕質(zhì)SMC(汽車節(jié)能)開辟道路。

    20世紀(jì)90年代汽車制造業(yè)采用SMC的狀況

    1991-2000年北美各種汽車和福特、通用公司的SMC消耗量見表1。具體的SMC消耗量的情況是:1996年是轎車和SUV/vans(運(yùn)動(dòng)多功能車/廂式車)的高峰,但2000年SUV/vans創(chuàng)紀(jì)錄;貨車逐年遞增,2000年也創(chuàng)紀(jì)錄;1995年以前通用公司超過(guò)福特公司,1996年以后則福特公司(直線上升)超過(guò)通用公司(直線下降)——其主要原因是1997年通用公司的MPV(全SMC車殼的多功能旅行車)停產(chǎn),而福特公司的SUV和輕型貨車就取而代之占領(lǐng)市場(chǎng)。

    如上所述,2000年美國(guó)和歐洲的汽車SMC消耗量的占有率分別為70%和42%,成為SMC的主要市場(chǎng)。20世紀(jì)90年代北美SMC產(chǎn)量的增長(zhǎng)速度高于GDP(國(guó)民生產(chǎn)總值)和汽車產(chǎn)量。1999年美國(guó)的SMC產(chǎn)量為14.3萬(wàn)噸。估計(jì)20世紀(jì)末北美汽車SMC消耗量約20萬(wàn)噸。在北美中型和重型貨車車的SMC消耗量巨大(2000年為1.6萬(wàn)噸/年),年增長(zhǎng)率達(dá)兩位數(shù),例如:有的重型貨車的該耗量達(dá)450kg/輛。而北美以外的地方汽車的SMC消耗量卻很小。

    降低成本是提高商品競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因數(shù)之一。不同材質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)罩的成本比較見表2。從表2可見:SMC發(fā)動(dòng)機(jī)罩的成本低于AI6111(可能是鋁合金)、聚對(duì)苯二甲酸已二醇酯(PET)發(fā)動(dòng)機(jī)罩,但高于鋼發(fā)動(dòng)機(jī)罩。其癥結(jié)在于SMC車殼表面的瑕疵多,修理費(fèi)時(shí)費(fèi)力,噴漆質(zhì)量差,二次加工費(fèi)昂貴(是鋼車殼的3.6倍)。新近出現(xiàn)了真空擠出熱塑性混合料處理SMC零件表面瑕疵的新技術(shù)。

    不斷采用科技含量高的技術(shù)和科學(xué)管理的措施,從而改善SMC零件的各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)。如:從1986年***1996年間,北美SMC零件的生產(chǎn)周期從135秒/件降到90秒/件;次品率由10%降到5%;邊角料所占比率由5%降到2%;正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間所占比率由75%升為90%。這樣就大幅度地降低了SMC零件的成本。

    SMC的新機(jī)遇、新挑戰(zhàn)

    實(shí)踐說(shuō)明,就SMC零件而論,客觀上存在一個(gè)基準(zhǔn)產(chǎn)量,當(dāng)?shù)陀诖嘶鶞?zhǔn)時(shí)其成本低于同類鋼零件;超過(guò)此基準(zhǔn)時(shí)則高于鋼零件。美國(guó)權(quán)威機(jī)構(gòu)(IBIS Associates)科學(xué)論證的結(jié)果說(shuō)明:1986年的基準(zhǔn)產(chǎn)量為7萬(wàn)件/年,10年后(1996年)上升約為15萬(wàn)件/年;而北美半數(shù)以上的SMC零件生產(chǎn)公司的產(chǎn)量都小于10萬(wàn)件/年。由此得出的結(jié)論是:SMC的汽車市場(chǎng)潛力很大。機(jī)遇難得,時(shí)不我待!

    選擇汽車零件材料的原則是:一、零件工作、環(huán)境的條件和要求決定零件的材料。例如:驅(qū)動(dòng)軸、氣缸活塞惟有合金鋼才科學(xué)合理,而EFRP(碳纖維復(fù)合材料)、SMC則不堪勝任;二、在一定的前提下認(rèn)真篩選材料,一經(jīng)選定就盡力挖掘其材料潛能。科學(xué)研究和實(shí)踐說(shuō)明,復(fù)合材料特別是SMC不失為較科學(xué)、理想的新型汽車殼體材料,理應(yīng)盡力挖掘其蘊(yùn)藏的材料潛能。在未來(lái)開發(fā)新車、擴(kuò)大汽車產(chǎn)量方面,上述材料將起著重要作用。隨著新車型不斷出現(xiàn),勢(shì)必產(chǎn)生新課題、新風(fēng)險(xiǎn)。例如:如何減少由于采用SMC加工汽車零件而給汽車制造公司帶來(lái)的投資風(fēng)險(xiǎn)?如何使SMC車殼能競(jìng)爭(zhēng)過(guò)鋼車殼、鋁車殼?這些是擺在我們面前的艱巨。


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