一場(chǎng)雞與卡羅拉的碰撞又引起了業(yè)內(nèi)關(guān)于汽車(chē)安全的評(píng)論。憤慨的人們不少,“XX車(chē)就是脆啊”、“這事兒總不能又跟吸能扯上關(guān)系吧”、“還是我大XX品牌的車(chē)安全”(此處省略3000字)。理性的也大有人在,被公雞撞破的地方僅僅是汽車(chē)的覆蓋件,也就是外層表皮,這個(gè)地方一不涉及承重二不需要吸能,反而為了保護(hù)碰撞中行人的安全還需要做一些“軟性”處理。當(dāng)然,汽車(chē),這篇文章不是來(lái)討論車(chē)脆不脆、車(chē)身板件薄不薄滴,而是為了寫(xiě)一寫(xiě)這件事情中的“受害者”,被撞破的那一塊塑料。
寶馬i3上碳纖維復(fù)合塑料制成的車(chē)身骨架
輕量化的三代傳人
輕量化的概念想必大家已經(jīng)不再陌生了。在輕量化的實(shí)現(xiàn)途徑之中,除了優(yōu)化結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計(jì)之外,剩下就大多圍繞在材料選取之上。輕量化的前提是無(wú)損于安全性能,因而高強(qiáng)度鋼、鋁合金率先成為入幕之賓。而后,同樣具有較高比強(qiáng)度的碳纖維與鎂合金等輕質(zhì)材料也慢慢進(jìn)入人們的視線,然而短期內(nèi)依然居高不下的成本卻又讓這些材料無(wú)法大量地被使用。如今推出了大量使用碳纖維的大規(guī)模量產(chǎn)車(chē)的,僅有寶馬一家,鎂合金的用途也被局限在輪轂和發(fā)動(dòng)機(jī)上。
在安全與成本的兩把大刀之下,汽車(chē)制造商們也慢慢學(xué)會(huì)了另辟蹊徑。在車(chē)身結(jié)構(gòu)中,固然有需要高強(qiáng)度以保證乘員安全的結(jié)構(gòu)件,比如說(shuō)組成駕駛艙的車(chē)身骨架,但也存在對(duì)強(qiáng)度要求并不高的結(jié)構(gòu)件,比如說(shuō)車(chē)身外部覆蓋件,也就是汽車(chē)的外部蒙皮。當(dāng)強(qiáng)度并不是首要考慮要素時(shí),在輕量化的時(shí)候,就完全可以走與鋁合金之流相反的路線——足夠輕。
塑料就是在這個(gè)時(shí)候走入汽車(chē)制造商和供應(yīng)商的視線。成立于1947年的PlasticOmnium(全耐塑料)是一家法國(guó)家族企業(yè)。當(dāng)塑料在汽車(chē)中的應(yīng)用比例越來(lái)越大時(shí),全耐塑料也進(jìn)入了這個(gè)行業(yè),并開(kāi)始了自己的研發(fā)之路。目前全耐塑料的客戶(hù)已經(jīng)遍布全球,諸如寶馬、捷豹路虎、標(biāo)致(看材料進(jìn)行補(bǔ)充)等等。
塑料的比重一般在0.9-1.5之間,而金屬材料中,鋼為7.6,鋁為2.7,纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料,如i3和i8上使用的CFRP之類(lèi),其比重基本也在2.0之下。因此,雖然在強(qiáng)度上不如碳纖維、金屬材料,但是從比重上來(lái)說(shuō),塑料在輕量化的效果上反而是最好的。全耐塑料為路虎生產(chǎn)的尾門(mén),就將其重量減輕了30%。
攻守皆宜,進(jìn)退自如
塑料在汽車(chē)上的應(yīng)用日趨廣泛,調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,目前發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車(chē)塑料用量平均占汽車(chē)總重的10%-20%,已經(jīng)不再局限于內(nèi)、外裝飾件、車(chē)身覆蓋件,開(kāi)始向車(chē)身結(jié)構(gòu)件發(fā)展,像保險(xiǎn)杠、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱蓋、頂蓋、翼子板、車(chē)門(mén)內(nèi)護(hù)板和某些車(chē)身骨架構(gòu)件等。
汽車(chē)上可以用到塑料的地方
如果塑料只是足夠輕的話(huà),那么絕對(duì)無(wú)法成為這些零部件的材料。就拿車(chē)身覆蓋件來(lái)說(shuō),必須要保證車(chē)身外部的空氣動(dòng)力學(xué)造型既能夠?yàn)橥饷矃f(xié)會(huì)接受又要把風(fēng)阻系數(shù)盡可能降低,進(jìn)一步降低燃燒消耗和提高車(chē)輛的操控穩(wěn)定性。
從塑料的材料本身來(lái)說(shuō),成型簡(jiǎn)單,對(duì)于形狀復(fù)雜的零部件來(lái)說(shuō),可以簡(jiǎn)化加工過(guò)程,尤其是對(duì)于車(chē)身外部造型而言。比如為了降低車(chē)身阻力,設(shè)計(jì)師在車(chē)身設(shè)計(jì)時(shí),會(huì)在車(chē)身側(cè)面增加一些空氣通過(guò)孔引導(dǎo)氣流,。如果使用金屬材料,那么成型會(huì)非常困難,加工過(guò)程復(fù)雜,精度也難以保證;而塑料制件采用的是注射成型的方式,因此不論形狀多么復(fù)雜,都可以一次成型,并且精度高。
形狀復(fù)雜的車(chē)身外部覆蓋件
塑料雖然比重小,本身強(qiáng)度也不高,但是塑料制品的優(yōu)勢(shì)在于彈性高。在受到?jīng)_擊時(shí),塑料制品會(huì)發(fā)生彈性變形,能夠吸收大量的沖擊能量?,F(xiàn)在汽車(chē)的內(nèi)飾件基本都是選用塑料就是為了增強(qiáng)緩沖作用保護(hù)駕駛艙的乘員。彈性高的另外一個(gè)好處是可以吸收和降低車(chē)輛的振動(dòng),也能夠提高舒適性。另外,塑料的耐腐蝕性也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼材,即便表層漆面受損,也不會(huì)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。
而塑料之所以受到如此青睞的最重要的原因,就是可塑性強(qiáng)。塑料能夠與其他材料形成復(fù)合材料,并且可以根據(jù)組成成分不同添加不同的填料和增塑劑等成分來(lái)改變材料的部分性能,比如強(qiáng)度和耐熱性等,以適應(yīng)車(chē)身不同部件的不同要求。
在時(shí)尚界,粉色是設(shè)計(jì)師們的寵兒,經(jīng)常作為流行元素出現(xiàn)在各季時(shí)裝周的舞臺(tái)。然而,粉色卻如同以色侍君的美人,色衰則愛(ài)馳,最怕的就是過(guò)季。而沉穩(wěn)的黑色,雖不能讓人眼前一亮,卻能讓設(shè)計(jì)師們畫(huà)出永不過(guò)時(shí)的版式,就是在于其可塑性。
同樣的,復(fù)合材料已經(jīng)成為汽車(chē)用材的趨勢(shì),可塑性強(qiáng)的塑料或許也將成為汽車(chē)界一抹不會(huì)暗淡的亮色。