荣格研讨会,玻纤增强复合材料.pdf

长玻纤增强塑料复合材料 在汽车上的应用长玻纤增强塑料复合材料长玻纤增强塑料复合材料 在汽车上的应用在汽车上的应用一汽技术中心朱熠一汽技术中心朱熠2009.032009.03复合材料复合材料复合材料复合材料复合材料由两种或两种以上化学本质 不同的组分人工合 成的材料 聚合物基复合材料聚合物基复合材料 基体材料金属基复合材料 陶瓷基复合材料 纤维增强复合材料纤维增强复合材料 分散质粒子改性复合材料 聚合物一聚合物复 合材料 纤维复合材料纤维复合材料 复合方式粒子复合材料 夹层复合材料纤维增强复合材料纤维增强复合材料纤维增强复合材料纤维增强复合材料★纤维增强塑料纤维增强塑料（FRP）FRP是Fiber Reinforced Plastic的缩写，为基 体是塑料材料的总称常用的FRP增强纤维是玻璃纤维（玻璃纤维（玻璃纤维（玻璃纤维（ 长长长长、短）、短）、短）、短）、高级碳纤维、合成纤维(如Kevlar)、天然纤维 等★纤维增强金属纤维增强金属（FRM）FRM是金属基复合材料之一，近来陶瓷系粒子、 晶须增强的金属复合材料的应用已经比较广泛变速器同步环变速器同步环变速器同步环变速器同步环低密度低密度在能源危机的社会背景下，为实现汽车节能降重的目的，结构材料中钢铁等材料所占比例将逐步下降，有色金属、陶瓷材料、 复合材料、高分子材料等新型材料的用量将逐步上升。

尤其是复 合材料等轻型、新型材料取代钢铁材料已经成为一种趋势在能源危机的社会背景下，为实现汽车节能降重的目的，结构材料中钢铁等材料所占比例将逐步下降，有色金属、陶瓷材料、 复合材料、高分子材料等新型材料的用量将逐步上升尤其是复 合材料等轻型、新型材料取代钢铁材料已经成为一种趋势据资料介绍，汽车自重减轻据资料介绍，汽车自重减轻100kg，行使，行使100km可节油可节油0.3kg； 自重减轻； 自重减轻10%，燃油的经济效益提高，燃油的经济效益提高10%要降低汽车自重除了在结构设计上下工夫外，一项重要的手段就是在汽车上大量采用复 合材料要降低汽车自重除了在结构设计上下工夫外，一项重要的手段就是在汽车上大量采用复 合材料 FRP玻璃纤维增强复合材料比重不会超过玻璃纤维增强复合材料比重不会超过2.3，一般都在，一般都在 2以下，而镀锌钢的比重为以下，而镀锌钢的比重为7.9、铝为、铝为2.7因此复合材料替代金属 是减轻车体重量的有效途径因此复合材料替代金属 是减轻车体重量的有效途径,甚至是降低油耗的一种最直接方式甚至是降低油耗的一种最直接方式长玻璃纤维增强长玻璃纤维增强FRP的优势的优势长玻璃纤维增强长玻璃纤维增强FRP的优势的优势高强度高强度FRP具备较高的比强度，是以塑代钢的理想材料。

单位质量 的强度称为比强度玻纤增强的具备较高的比强度，是以塑代钢的理想材料单位质量 的强度称为比强度玻纤增强的FRP的比强度是各种材料中比较高 的如玻璃纤维增强的环氧树脂，其比强度比钢高的比强度是各种材料中比较高 的如玻璃纤维增强的环氧树脂，其比强度比钢高2倍左右通过不同组分搭配的复合材料，具有很高的机械强度、较好的刚性以 及冲击性能等 ，可以代替钢板制作车身覆盖件或结构件通过不同组分搭配的复合材料，具有很高的机械强度、较好的刚性以 及冲击性能等 ，可以代替钢板制作车身覆盖件或结构件长玻璃纤维增强长玻璃纤维增强FRP的优势的优势长玻璃纤维增强长玻璃纤维增强FRP的优势的优势低成本低成本玻璃纤维增强的玻璃纤维增强的FRP，基料一般采用聚脂或聚烯烃基等材 料，相对其它高强度新材料，无论是增强纤维还是基料成本相对 是比较低的基料一般采用聚脂或聚烯烃基等材 料，相对其它高强度新材料，无论是增强纤维还是基料成本相对 是比较低的 FRP通过注塑或模压等工艺成型，工序简单，且能大批量生 产，生产效率高，制造成本较低如果以单位体积计算，生产塑 料制件的费用仅为有色金属的通过注塑或模压等工艺成型，工序简单，且能大批量生 产，生产效率高，制造成本较低。

如果以单位体积计算，生产塑 料制件的费用仅为有色金属的1/10 FRP可使形状复杂的金属部件设计简单化，达到复杂零件一 次成型的目的，将相关零件集成在一个系统零件上，即功能集成 化例如前端模块，采用金属材料制造，往往需要先加工成型各 个金属零件，再分别焊接装配而成，投资成本高，工序较多、人 工成本高而采用塑料成型后，可以一次加工完成，加工时间 短，经济效益显著可使形状复杂的金属部件设计简单化，达到复杂零件一 次成型的目的，将相关零件集成在一个系统零件上，即功能集成 化例如前端模块，采用金属材料制造，往往需要先加工成型各 个金属零件，再分别焊接装配而成，投资成本高，工序较多、人 工成本高而采用塑料成型后，可以一次加工完成，加工时间 短，经济效益显著长玻璃纤维增强长玻璃纤维增强FRP的优势的优势长玻璃纤维增强长玻璃纤维增强FRP的优势的优势耐冲击耐冲击单位质量的塑料的抗冲击性不亚于金属，单位质量的塑料的抗冲击性不亚于金属，FRP甚至还高于金 属塑料制品的弹性变形特性使其具备一定的碰撞能量吸收功 能，对一定速度的撞击有较大的缓冲作用，对车辆、行人和乘员 起到一定的保护作用因此，采用甚至还高于金 属。

塑料制品的弹性变形特性使其具备一定的碰撞能量吸收功 能，对一定速度的撞击有较大的缓冲作用，对车辆、行人和乘员 起到一定的保护作用因此，采用FRP等材料代替金属外装饰件， 可以减轻外部物体（包括行人）对车身的冲击力另外，塑料制 品还具有吸收和衰减振动和噪声的能力，可以提高乘坐的舒适 性等材料代替金属外装饰件， 可以减轻外部物体（包括行人）对车身的冲击力另外，塑料制 品还具有吸收和衰减振动和噪声的能力，可以提高乘坐的舒适 性 耐腐蚀耐腐蚀长玻璃纤维增强长玻璃纤维增强FRP的优势的优势长玻璃纤维增强长玻璃纤维增强FRP的优势的优势塑料耐腐蚀性强，局部受损不会腐蚀，而钢材制件如果漆面受 损或者先期防腐做得不好就容易生锈腐蚀塑料对酸、碱、盐等抗 腐蚀能力大于钢板用塑料做车身覆盖件十分适宜在污染较大的地 区中使用塑料耐腐蚀性强，局部受损不会腐蚀，而钢材制件如果漆面受 损或者先期防腐做得不好就容易生锈腐蚀塑料对酸、碱、盐等抗 腐蚀能力大于钢板用塑料做车身覆盖件十分适宜在污染较大的地 区中使用美观美观FRP结构件设计自由度大，外形多种多样，表面可制 作具有特色的花纹虽然玻纤含量高会对外观产生一定影 响，但飞速发展的表面防护处理技术已经基本上弥补了这 一缺憾，结构件设计自由度大，外形多种多样，表面可制 作具有特色的花纹。

虽然玻纤含量高会对外观产生一定影 响，但飞速发展的表面防护处理技术已经基本上弥补了这 一缺憾，A级表面是可以实现的级表面是可以实现的着色性好，可通过添加色母料或表面喷涂制成各种颜 色的零件着色性好，可通过添加色母料或表面喷涂制成各种颜 色的零件 通过注塑和模压，可以实现各种不规则弧度，这是金 属件难以达到的通过注塑和模压，可以实现各种不规则弧度，这是金 属件难以达到的长玻璃纤维增强长玻璃纤维增强FRP的优势的优势长玻璃纤维增强长玻璃纤维增强FRP的优势的优势玻璃钢玻璃钢玻璃钢玻璃钢 玻璃钢就是由环氧树脂与固化剂、促进剂按 一定比例混合后将如玻璃布粘结起来的一种复合 材料一般采用手糊工艺或喷射成型 ，可以用模 具制作成各种形状，但树脂不流动玻璃钢就是由环氧树脂与固化剂、促进剂按 一定比例混合后将如玻璃布粘结起来的一种复合 材料一般采用手糊工艺或喷射成型 ，可以用模 具制作成各种形状，但树脂不流动 工装设备简单，投资低，生产效率低，生产 技术容易掌握，产品不受尺寸形状的限制，密度 和厚度不均匀，质量不稳定，用于小批量大型不 规则零件生产如特种专业车的高顶、小型机动 车的车身、概念车的试制等。

工装设备简单，投资低，生产效率低，生产 技术容易掌握，产品不受尺寸形状的限制，密度 和厚度不均匀，质量不稳定，用于小批量大型不 规则零件生产如特种专业车的高顶、小型机动 车的车身、概念车的试制等长玻璃纤维增强长玻璃纤维增强FRP的种类及特点的种类及特点长玻璃纤维增强长玻璃纤维增强FRP的种类及特点的种类及特点 UPGF（树脂基玻纤增强（树脂基玻纤增强FRP）（包括不饱和聚酯树 脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂等基材））（包括不饱和聚酯树 脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂等基材）SMCSMCSMC 是是Sheet molding compound的缩写，称为片状模塑料，是 把低粘度的树脂化合物浸到玻璃纤维中而形成的连续片状预成型模塑复 合材料，采用模压成型，能够制造带有筋、凸起的大型覆盖件的缩写，称为片状模塑料，是 把低粘度的树脂化合物浸到玻璃纤维中而形成的连续片状预成型模塑复 合材料，采用模压成型，能够制造带有筋、凸起的大型覆盖件 SMC制品生产加工步骤：制品生产加工步骤： 将将SMC材料计量后放入金属模具材料计量后放入金属模具---模具加热模具加热---压机开启压机开启----制品取出制品取出---- 模具清理模具清理----加料加料----模具闭合模具闭合-----固化周期固化周期---制品后加工制品后加工 SMC生产效率相对较高，产品性能稳定，强度高，质地均匀，强度 较高，能得到良好表面，适合商用车外装饰件，如保险杠、翼子板等。

生产效率相对较高，产品性能稳定，强度高，质地均匀，强度 较高，能得到良好表面，适合商用车外装饰件，如保险杠、翼子板等 TMCTMC 厚片状模压料（厚片状模压料（Thick Molding Compound））, 组成与组成与SMC相似， 厚相似， 厚50mm以上由于厚度大，玻璃纤维能随机分布，改善了树脂对玻纤 的浸润性该材料还可以注射和传递成型，应用于大型内外装饰件由于厚度大，玻璃纤维能随机分布，改善了树脂对玻纤 的浸润性该材料还可以注射和传递成型，应用于大型内外装饰件长玻璃纤维增强长玻璃纤维增强FRP的种类及特点的种类及特点长玻璃纤维增强长玻璃纤维增强FRP的种类及特点的种类及特点 UPGFBMCBMCBMC 是是block（（bulk）） molding compound的缩写，称为块状 （团状）模塑料，是把树脂、填料、玻璃纤维等各种成分混炼成粒状 料，采用模压成型由于在混炼过程中玻璃纤维受到破坏而降低了产 品的强度，所以制品强度比的缩写，称为块状 （团状）模塑料，是把树脂、填料、玻璃纤维等各种成分混炼成粒状 料，采用模压成型由于在混炼过程中玻璃纤维受到破坏而降低了产 品的强度，所以制品强度比SMC略低。

略低目前应用较少，有被目前应用较少，有被SMC取代的趋势用于中型外装塑料件，如 壳体类零件、导流板等取代的趋势用于中型外装塑料件，如 壳体类零件、导流板等 DMCDMCDMC是是Dough molding compound的缩写，即团状模塑料与的缩写，即团状模塑料与 BMC有类似的性能和成分由于具有优良的电气性能、机械性能、耐 化学腐蚀性，又适应各种成型工艺，因此在汽车电器件上应用较多有类似的性能和成分由于具有优良的电气性能、机械性能、耐 化学腐蚀性，又适应各种成型工艺，因此在汽车电器件上应用较多长玻璃纤维增强长玻璃纤维增强FRP的种类及特点的种类及特点长玻璃纤维增强长玻璃纤维增强FRP的种类及特点的种类及特点 UPGFHMCHMCHMC是高强度模压料（是高强度模压料（Hight Molding Compound）的简 称，主要用于制造汽车部件的简 称，主要用于制造汽车部件HMC中不加或少加填料，采用短 切玻璃纤维，纤维含量为中不加或少加填料，采用短 切玻璃纤维，纤维含量为65%左右，强度较高，用于制造中小型 、高强度汽车零件左右，强度较高，用于制造中小型 、高强度汽车零件 XMC XMC XMC是高强度片状模压料的简称，也是为汽车行业专门开发 的材料。