汽车复合材料应用相关技术问题探讨.doc

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1、汽车复合材料应用相关技术问题探讨意大利朗基尔股份有限公司上海代表处  应用于汽车行业最早始于1953年。55年来，复合材料在汽车行业中的应用保持着持续增长的发展势头，并且这种发展趋势还将继续。复合材料在汽车行业中的用量之所以会持续增长，是因为它具备了许多优异的性能，如：强度高、重量轻和耐腐蚀。此外，与铝材和钢材相比，其加工成本更低、设计灵活性更强，且更容易成型。总之，复合材料是汽车行业替代金属材料的一个很好的可选项。然而，事实上，汽车制造领域其制作材料并没有完全直接从金属材料转换到复合材料，尤其在大批

2、量生产的汽车方面，复合材料的应用还很有限。这是因为，有许多和复合材料使用相关的技术问题仍然没有很好地得到解决，其中包括准确的材料定性、生产、油漆、维修、与金属材料的连接以及回收等问题。尽管近年来世界上复合材料的新材料、新工艺和新技术不断涌现，从而在很大程度上使上述问题得到了改善，促进了复合材料在各类汽车中的广泛应用，但不可否认的是，复合材料在汽车上的广泛应用、特别是在中国汽车行业中真正意义上的广泛应用，仍然存在应用技术方面的各类问题，需要我们去关注、研究、探讨和实践。为此，本文将围绕汽车复合材料的涂装

3、、连接、维修和回收等四大应用技术问题进行探讨，以期抛砖引玉。汽车复合材料的涂装在汽车工业中，车身的外表油漆质量是整车质量最重要的指标之一，因为车身油漆表面不仅起到保护车厢不被腐蚀的作用，而且对美化外观有着十分重要的影响。因此，尽管汽车主机厂承认复合材料与传统的金属相比具有种种优点，但是他们对复合材料经喷涂后的表面是否具有同金属表面一样的质量，仍持保留态度。事实上，复合材料在车身面板应用中遇到的一个最大挑战就是：复合材料经涂装后产生的瑕疵。现以在车身面板方面使用最多的片状模塑料SMC部件为例进行分析。S

4、MC车身部件在涂装后，一般会产生很多的表面瑕疵，如：针眼、气孔、裂纹和气泡等，尤其在车身面板的边缘区域，气泡问题较为严重。为了弥补这些缺陷，减少不合格产品率，提高部件的表面质量，目前国内生产厂家主要采用大量的涂装后修补手段来加以改进，例如，在破泡、打磨、填腻子和抛光后，再按通常的涂装工艺进行表面再涂装。其结果是，虽然减少了不合格品率，但增加了大量的后修补工序和再涂装工序，从而使生产成本大幅上升。另外，也限制了SMC在A级车身面板上的应用。通常，SMC车身面板在涂装后产生表面油漆瑕疵和起泡的原因，除材料

5、本身的原因外，绝大部分要归因于基质中的微小孔隙和微裂纹，而这些微小孔隙和微裂纹常常是在生产及搬运的过程中，因不注意人为形成的。例如，从部件的模压到脱模再到除边的过程，以及从部件的包装到运输的过程中，由于操作不慎导致部件边缘处产生许多微裂纹。正是这些看似微不足道的微小孔隙和微裂纹，在油漆喷涂的过程中，会积聚空气中的水分和油漆中的挥发性溶剂。当油漆后的SMC部件通过烘箱高温烘烤时，水分和溶剂膨胀蒸发变成气泡逸出，造成已喷完漆的部件表面起泡或气泡破裂变成气孔、针眼等油漆瑕疵。就SMC部件在涂装后产生表面瑕疵

6、的问题，目前国外复合材料行业主要的解决办法是消除微孔隙和微裂纹，以从根本上杜绝油漆的表面瑕疵，从而收到了很好的效果。其措施主要包括以下几个方面：1、生产高强度、高韧性SMC树脂近年来，美国AOC公司和ThyssenkruppBudd公司联合开发出了新的SMC树脂AtrylTCA。这种SMC树脂强度高，生产出的部件可减少50%的表面波痕（与传统的SMC表面相比），并增加了69%的韧性（与传统的SMC树脂相比），从而显著地阻止了在脱模过程中及脱模后产生微裂纹的可能性，即使在重要的边缘区域也不会产生。2、加

7、强模压工艺控制，促进模具技术进步通过改变SMC片材的加料方式和片材的铺覆位置，增加材料的流动距离，以及在闭模过程中确保材料的均匀位移等措施，以达到减少SMC部件孔隙量的目的。另外采用PLC、NCN控制的复合材料压机，对不同部件的模压工艺进行对应编程，以实现模压工艺控制；采用激光定位仪对材料铺覆进行正确定位等。对于大型或复杂零部件，采用真空辅助排气模具，以在真空条件下进行模压成型，从而可显著降低甚至消除SMC多孔性缺陷。3、开发新型底漆涂料和新型涂装工艺2003年，BASF公司针对SMC“油漆气泡”难题

8、，推出了DynaSealTM紫外固化封孔剂，这种技术使得SMC部件在喷漆烘干前，通过紫外引发聚合反应对SMC表面进行封孔。在接下来的喷漆油漆固化中，这层紫外固化的封孔剂层可阻止SMC基体中吸收的挥发物逸出，从而避免了气孔的产生。另外一种方法是模内涂层(IMC)，即SMC在模具内部完全固化后，注入一层液体的涂层材料，这层涂层材料在SMC的表面固化并填满所有空隙，同时提供一层类似底漆的表面，防止了油漆气泡的产生。4、文明生产，文明搬运SMC部件产生微裂纹，很