重卡轻量化PDCPD材料应用分析

2018-03-20孟拥军史永刚张辉

汽车实用技术 2018年4期

关键词：轻量化成型工况

孟拥军，史永刚，张辉

（1.陕汽集团陕西华臻车辆部件有限公司，陕西西安 710000；2.陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院，陕西西安 710200）

前言

当前重型汽车排放要求和载重量限制要求的不断提升，节能、环保、安全、舒适、智能和网络是汽车发展的趋势，其中节能和环保成为汽车发展的趋势。

1 轻量化技术

1.1 轻量化概述

汽车轻量化技术是采用新的设计方法和新的制造手段，采用新材料在确保零部件使用性能和外观性能要求的基础上对零部件进行重新设计和制造，尽可能降低产品自身重量，以达到减重、降耗、安全、环保等性能指标。

随着新材料技术和设计制造技术的不断进步，汽车轻量化应用在不断增加。PDCPD的应用在保持汽车外饰件综合性能的基础上，使产品重量降低了30%-50%。为整车的重量减重、降耗、环保、安全提供了可发展的空间。

1.2 轻量化新材料简介

聚双环戊二烯（简称：PDCPD，Poly dicyclopentadience）是一种热固性树脂，又称塑料钢，是一种新型的工程塑料。

聚双环戊二烯是由来源于乙烯裂解 C5馏分中的单体双环戊二烯（DCPD），将纯度提纯至99.8%，在催化剂的作用下，发生开环歧化聚合反应而制成的一种聚合物。

PDCPD材料的重量为SMC材料的60%左右；涂饰性能良好，能适应各类油漆涂料的涂装；PDCPD材料的常规力学性能、可靠性能与 SMC材料相近，抗冲击性好，可以在汽车零部件上应用，达到轻量化的目的；在零件成型过程中，通过添加各类助剂（如阻燃剂、增强剂等）还可使材料的性能进一步提高。

其原理图见图1所示，成型后材料结构图如图2所示，从材料结构来看，该材料为窝状多孔结构，使得材料具备了质轻、韧性好、可靠性高的特性，因而该材料在汽车外饰件上的应用成为可能。

图1 聚双环戊二烯聚合原理

图2 聚双环戊二烯材料结

2 PDCPD材料应用

2.1 新材料状态下产品结构设计特点

与传统注塑或者热压成型产品相比，PDCPD产品具有原材料流动性能好，所制造的零件造型自由、耐冲击性能佳，膨胀系数低、耐高温、低温性能好，可以在极寒地区进行应用，不会产生脆裂等现象。在产品设计时候应充分考虑材料本身特性，在不改变零部件外观要求的基础上，尽量以网状化、龙骨化的形式进行内部结构设计，充分利用材料特性，在保证产品强度的基础上降低产品重量。

2.2 新材料工艺成型特点

该材料采用反应注射成型（简称 RIM），将具有高化学活性、相对分子质量低的双组份材料经撞击混合后，在常温低压下注入密封的模具内，完成聚合、交联和固话等化学反应形成制品的工艺过程[1.2.4]。这种将聚合反应与注射成型相结合的新工艺，具有物料混合效率高、流动性好、原料配制灵活、生产周期短及成本低的特点，适用于大型、复杂、不等壁厚的制品生产。