黃志亮+景一柱+周廣洲+丁閏

摘 要：汽車內(nèi)飾的輕量化可以降低汽車的整體質(zhì)量，從而提高汽車的動(dòng)力性，減少燃料的消耗。汽車內(nèi)飾的輕量化設(shè)計(jì)是現(xiàn)代社會(huì)汽車工業(yè)發(fā)展的必然要求。文章就對汽車內(nèi)飾輕量化的設(shè)計(jì)和相關(guān)工藝進(jìn)行分析研究，總結(jié)現(xiàn)在汽車輕量化設(shè)計(jì)中應(yīng)用的主要材料以及EIPP微發(fā)泡注塑、薄壁注塑的輕量化工藝，為汽車內(nèi)飾輕量化的設(shè)計(jì)提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：EIPP；薄壁；輕量化

中圖分類號：U463 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）28-0061-02

前言

汽車的輕量化，就是在保證汽車的強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質(zhì)量，研究顯示，汽車的質(zhì)量與其對燃料的消耗量呈一定的正相關(guān)關(guān)系，所以，在當(dāng)今低碳節(jié)能的背景下，我們必須要對汽車的質(zhì)量進(jìn)行控制和優(yōu)化，主要從其內(nèi)飾輕量化設(shè)計(jì)來入手，采用新型的輕量化材料以及相關(guān)的工藝，已達(dá)到降低汽車內(nèi)飾質(zhì)量的效果。

1 內(nèi)飾輕量化的設(shè)計(jì)原則

1.1 美觀舒適原則

汽車的內(nèi)飾設(shè)計(jì)直接影響到駕駛員及車上乘客的舒適度，因此汽車內(nèi)飾的美觀度是我們在進(jìn)行購車時(shí)選擇的一個(gè)重要方面。汽車內(nèi)飾的輕量化設(shè)計(jì)的一個(gè)原則就是美觀舒適。汽車內(nèi)飾的輕量化設(shè)計(jì)是在保證汽車基本的性能和乘客的基本需求上開展的，所以在設(shè)計(jì)時(shí)我們應(yīng)該遵循美觀舒適的原則，保證車內(nèi)空間的寬敞，注重內(nèi)飾的色彩搭配，保證乘客愉悅放松的心情。

1.2 防火環(huán)保原則

防火與環(huán)保是汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的兩個(gè)基本的原則。防火的材料設(shè)計(jì)不僅使汽車的內(nèi)飾設(shè)計(jì)更安全，而且實(shí)用性也會(huì)更強(qiáng)，減少很多更換、修理的麻煩。這就要求汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計(jì)的材料要具備基本的防火阻燃性能，可以在一定程度上預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生，如果火災(zāi)真的發(fā)生，阻燃的材料也可以延緩火災(zāi)的蔓延，安全性更強(qiáng)。另外就是內(nèi)飾設(shè)計(jì)的環(huán)保性，綠色環(huán)保是社會(huì)各行各業(yè)發(fā)展的基本理念，汽車內(nèi)飾的輕量化的環(huán)保設(shè)計(jì)不僅滿足了當(dāng)今社會(huì)環(huán)保的理念，而且通過杜絕有毒有害材料的應(yīng)用，來確保了車內(nèi)乘客的身體健康。

1.3 強(qiáng)度安全原則

汽車內(nèi)飾的輕量化就是在保證汽車的強(qiáng)度和安全性能的前提下盡量的減小汽車內(nèi)飾的整體質(zhì)量，強(qiáng)度和安全性是保證汽車正常行駛的安全和制動(dòng)要求。所以說，強(qiáng)度和安全性保障是汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計(jì)的一個(gè)基本的原則。這一原則不僅要求內(nèi)飾的材料本身的強(qiáng)度要符合要求，而且要求基本的設(shè)計(jì)可以作為其他額外裝飾的載體，可以滿足一定的負(fù)荷要求。除了承載的強(qiáng)度之外，我們對于內(nèi)飾設(shè)計(jì)的安裝強(qiáng)度也有著一定的要求，最基本的就是要能承受車輛高速運(yùn)行過程中產(chǎn)生的沖擊載荷，強(qiáng)度和穩(wěn)定性都能符合要求[1]。

2 輕量化材料的選擇

2.1 Nomex酚醛蜂窩復(fù)合材料

Nomex是一種間位芳綸，是由美國杜邦公司生產(chǎn)的輕量化的環(huán)保材料。Nomex蜂窩是由Nomex紙，經(jīng)施膠粘接、浸膠拉格、固化而形成的板材。其主要的特點(diǎn)為：質(zhì)量輕、強(qiáng)度高，應(yīng)用與汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)，可以滿足我們對于汽車內(nèi)飾強(qiáng)度的基本要求。而且這種材料具有較好的阻燃和環(huán)保的性能，有良好的自熄性，符合我們對于汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計(jì)的防火和環(huán)保性要求。此外，Nomex蜂窩材料的高溫穩(wěn)定性良好，不易形變，且可塑性良好，我們可以根據(jù)內(nèi)飾設(shè)計(jì)的實(shí)際需要而將其設(shè)計(jì)成不同的性狀。另外就是材料具有一定的耐腐蝕性，使用壽命較長，可以滿足經(jīng)濟(jì)性的要求。我們提到的Nomex酚醛蜂窩復(fù)合材料實(shí)際上指的是Nomex芬醛蜂窩與玻璃纖維樹脂復(fù)合而成的“三明治”夾心材料，這種“三明治”的結(jié)構(gòu)類似于工程施工中使用的工字鋼的受力結(jié)構(gòu)，其受力的大小與材料的厚度、質(zhì)量都有關(guān)系，所以在汽車輕量化設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況對材料的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。

2.2 玻璃纖維夾層復(fù)合材料

玻璃纖維夾層復(fù)合材料也是一種在汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計(jì)中較為常見材料。這種材料也是一種夾層的復(fù)合材料，但其與Nomex酚醛蜂窩復(fù)合材料的本質(zhì)差別在于材料的性質(zhì)不同，該材料的主體為玻璃纖維和樹脂。夾層的結(jié)構(gòu)是這樣構(gòu)成的：上下兩層為玻璃纖維與不飽和的聚酯樹脂混合材料，而阻燃的低密度泡沫處于中間的夾層位置。輕量化的設(shè)計(jì)正是隱藏在這樣簡單的三層結(jié)構(gòu)中，無論壓得在緊密，中間層與上下兩層之間總是有一定的空隙，這空隙就可以起到一定的緩沖作用，從而有增加材料的剛度與可塑性，滿足我們對于汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計(jì)的要求。

2.3 鎂合金材料

鎂是實(shí)用金屬材料中密度最小的，所以鎂合金作為一總重要的合金材料，已經(jīng)被應(yīng)用于汽車內(nèi)飾輕量化的設(shè)計(jì)中。鎂合金材料最大的特點(diǎn)就是密度小，其次，它的比強(qiáng)度大，散熱性好，承受沖擊荷載的能力強(qiáng)，而且鎂合金材料的合成和加工技術(shù)日趨成熟，鎂合金材料已經(jīng)成為汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計(jì)的首選材料。但是，由于成本問題，目前鎂合金材料仍然沒有像鋁合金材料一樣應(yīng)用的很廣泛，所以說，大力發(fā)展煉鎂的相關(guān)技術(shù)，也是發(fā)展汽車輕量化的關(guān)鍵。

2.4 碳纖維棉防寒材料

碳纖維是一種新型的纖維材料，它的質(zhì)量較輕，但是強(qiáng)度卻高于鋼鐵材料，而且與傳統(tǒng)的玻璃纖維相比，碳纖維的耐腐蝕性較好。碳纖維應(yīng)用于汽車輕量化的設(shè)計(jì)主要是體現(xiàn)在對車體的防寒，可以取代傳統(tǒng)的防寒材料，因?yàn)槠滟|(zhì)量較輕，則可以減少一半的質(zhì)量，而且碳纖維的環(huán)保性能較好，滿足應(yīng)用材料的環(huán)保性要求。

3 內(nèi)飾輕量化注塑的相關(guān)工藝

3.1 EIPP微發(fā)泡注塑工藝

3.1.1 微發(fā)泡注塑工藝的優(yōu)點(diǎn)

微發(fā)泡注塑成型工藝是一項(xiàng)革新的精密注塑工藝，其應(yīng)用于汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計(jì)有很多的優(yōu)勢，首先，微發(fā)泡注塑工藝可以精確的控制尺寸。它可以在誤差允許范圍內(nèi)保證部件的尺寸穩(wěn)定性，有對比的研究顯示，微發(fā)泡成型工藝的制品與傳統(tǒng)注塑工藝的制品相比，其具有較強(qiáng)的控制尺寸的能力。另外，微發(fā)泡注塑成型工藝還可以改善產(chǎn)品的變形情況，防止填料的不均勻收縮而導(dǎo)致的形變。而該工藝應(yīng)用于汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計(jì)最主要的原因就是它可以減輕質(zhì)量，而且保證材料的強(qiáng)度可以滿足設(shè)計(jì)要求。

3.1.2 原理

微發(fā)泡注塑成型工藝主要就是依靠氣孔的膨脹來填充制品，整個(gè)成品的而成型過程是在一個(gè)較低且平均的而壓力下注入壓制完成的。微發(fā)泡注塑成型工藝的流程較為簡單，首先就是需要將超臨界的流體融到塑料主體材料的溶膠中，然后再通過高壓噴射裝置將混合好的溶膠材料噴入模具中，形成微發(fā)泡。而后，隨著模具中的壓力和溫度趨于穩(wěn)定，模具中的微泡處在一個(gè)相對穩(wěn)定的狀態(tài)下，至此，注塑工藝基本完成。

3.2 薄壁注塑工藝

3.2.1 優(yōu)點(diǎn)

薄壁注塑工藝是汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要的塑料成型工藝，其應(yīng)用在汽車輕量化設(shè)計(jì)中不僅滿足了“輕量化”的要求，而且還符合了環(huán)保的要求。薄壁注塑成型工藝的最主要優(yōu)點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)了塑料的“薄”，在滿足了使用性能的基礎(chǔ)上使用的塑料原料較少，既降低了成本，又減輕了質(zhì)量，滿足汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計(jì)的基本要求以及環(huán)保性的要求，而且工藝相對簡單，可行性強(qiáng)。

3.2.2 原理

汽車內(nèi)飾零部件的薄壁注塑與普通塑料制品的成型工藝不同，普通的塑料制品工藝的模具已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，而零部件的注塑需要按照具體的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中模具的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的內(nèi)容。模具的材料一定要選擇強(qiáng)度較大的，否則難以承受注塑時(shí)較大的壓力，因?yàn)楸”诓牧系谋诤褫^小，所以模具尺寸的控制應(yīng)該更精確。在實(shí)際的注塑時(shí)，因?yàn)楸诤褫^薄，可供材料流動(dòng)的空間較小，所以我們要選擇較高的工作壓力，并采用高射速，較快的完成成型。

4 結(jié)束語

綜上所述，汽車內(nèi)飾輕量化設(shè)計(jì)是通過減輕汽車的整體質(zhì)量，來達(dá)到降低能耗的效果，滿足現(xiàn)代社會(huì)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的理念和社會(huì)要求。但是汽車的輕量化設(shè)計(jì)必須要遵循一定的原則，以實(shí)現(xiàn)較好的設(shè)計(jì)效果，汽車的輕量化設(shè)計(jì)中，材料的選擇是關(guān)鍵，我們應(yīng)該采用一些密度小，強(qiáng)度大且環(huán)保性能良好的材料，對于必須要使用的塑料材料，我們應(yīng)該盡量優(yōu)化其成型工藝，以達(dá)到輕量化和環(huán)保型的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]高登科，張博.高速動(dòng)車組內(nèi)飾輕量化的設(shè)計(jì)原則及材料的選擇[J].科技展望，2016（11）：78-79.

[2]龐劍，諶剛.基于汽車內(nèi)飾輕量化的NVH性能開發(fā)及應(yīng)用[J].汽車工藝與材料，2014（10）：112-114.endprint