汽车复合材料的历史及现状.docVIP

汽车复合材料的历史和现状 作为一种新型的轻量化材料，树脂基复合材料正日益成为汽车制造业中的新宠。汽车复合材料的历史自开始制造汽车以来，复合材料，包括天然复合材料和人工合成复合材料便以各种形式应用于汽车中。早在1908年，美国福特汽车公司第一款大批量开发生产的T型车，其引擎盖就是采用天然复合材料——木头制造而成的。其后，很多汽车的车身框架、车底板和汽车装饰品等也均由木质材料制成。在汽车制造史上，复合材料被大规模地应用于汽车部件生产的一个典型例子是汽车的轮胎。众所周知，轮胎的橡胶基体中含有大约50%的碳黑，它不仅使轮胎呈黑色，更主要的是，碳黑的加入显著地提高了轮胎的耐磨性。通过在轮胎纵向方向加入纤维和钢丝，还大大增加了轮胎的结构强度，这是典型的人工合成复合材料在汽车领域的应用案例。尽管现代轮胎的制造技术己取得了巨大进步，但从福特公司T型车诞生以来，轮胎的基本配方和结构形式却一直都没有改变。因此我们可以认为，汽车制造业的发展史，实际上也是复合材料在汽车上的应用史。当然，本文主要介绍的是树脂基汽车复合材料，其历史应该追溯到树脂基复合材料诞生之后。树脂基复合材料（以下简称“复合材料”）自1932年在美国诞生以来，至今已有近75年的发展历史。然而，其真正批量化应用于汽车工业则始于1953年。据资料记载，1951年，时任通用汽车公司车身设计负责人的Harley Early先生从通用汽车公司展示的玻纤增强复合材料概念车中得到启发，他憧憬着有朝一日能够设计出一款供批量生产的全玻纤增强复合材料车身的跑车，这款跑车可以结合所有欧洲汽车的优点。很快，他的想法得到了通用汽车公司副总裁Harlow Curtice先生的支持。1952年，通用汽车公司将一款原准备采用常规的钢材制造的跑车改为采用玻纤增强复合材料来制造，并将原名“Opel”改为“Corvette”，Corvette的英文原意是“轻巡洋舰”，其涵义充分表达了轻型、快速和操控性强的设计理念。第一批Corvette车身采用手糊工艺制作而成：首先将剪切好的玻纤增强材料铺设在开放式的模具内，然后通过树脂浸渍、滚压赶泡、固化反应及脱模等一系列工序制作完成，这在当时是一种全新的车身制造工艺。经过全员努力，1952年12月22日，通用汽车公司成功地完成了该车身的开发制造。1953年1月17日，一辆锃亮的配有红色内饰的白色Chevrolet Corvette跑车在美国纽约的Waldorf宾馆首次向观众展示（如图1所示），这是世界上第一款全复合材料车身的两座位跑车，这一天也因此成为了汽车复合材料史上值得永远纪念的日子。1953年6月30日，第一批试生产的300辆Corvette车在美国的Michigan投产。1954年，其生产地被移至美国的St.Louis。从1984年至今，Chevrolet Corvette车型一直在Bowling Green生产。 当年谁也没有预料到的是，Chevrolet Corvette车型现己成为世界复合材料汽车的典范。自1953年推出此款车型以来，通用汽车公司目前己经售出了130万余辆。而更重要的是，作为世界上第一辆全复合材料车身汽车，Chevrolet Corvette引发了一场世界范围内应用复合材料的热潮：从车头到车尾，从内饰件到外饰件，从A级表面的车身面板到结构组装件，从皮卡车厢到发动机气门盖、油底壳，从传动轴到板弹簧等部件，复合材料在各种汽车零部件的应用中均显示出了无可比拟的优势：更低的模具投资成本、更低的汽车重量、更高的设计自由度以及更高的零部件集成度等等，这些引起了汽车制造业对复合材料的广泛关注。追述复合材料在汽车工业中的应用历史，至今己有54年，其成功案例已不胜枚举。下面的一些典型案例简要地概述了国内外汽车复合材料的应用发展史。1、国外汽车复合材料的应用历史自1953年Chevrolet Corvette两座位跑车作为世界上第一辆全复合材料车身的车辆被推出以来，在世界范围内先后又有多款采用了复合材料的汽车问世：1963年，Studebaker公司推出了全复合材料车身的Avanti跑车，在1964年生产了1000辆之后停产；1970年，第一个格栅面板(GOP)应用于Pontiac公司的Tempest车型中，显示了SMC材料部件良好的集成功能；1986年，Cummin公司开发的SMC气门盖成为第一个应用于发动机的引擎部件；1987年，Mercury Tracer公司展示了第一款高产量的复合材料保险杠，这是复合材料第一次应用于结构件；1989年，欧洲最先采用缠绕法制成了复合材料压缩天然气(CNG)气瓶，到目前为止，这种气瓶已在全世界范围内投入使用了至少80万套以上；1992年，复合材料板簧在美国正式投入商业化生产，广泛应用于重型卡车和牵引车上，