■金暘新材料
前言
能源與環境就像天秤的兩端，人類一方面通過不斷獲取能源推動社會經濟發展，另一方面又想盡辦法減少能源對環境的破環。汽車作為重要的石油消耗工具，通過降低車身重量，在減少能源消耗的同時，對於保護環境有著積極作用。汽車輕量化因此成為汽車節能減排的重要途徑，是汽車發展的主要趨勢之一。據美國能源部DOE 研究表明，一輛轎車的自重每減少10%，燃油消耗量就降低6％ -8%，CO2 排放降低5%-6%。作為汽車輕量化發展的重要方向之一，汽車零部件的薄壁化設計水平已經成為衡量各汽車設計中心技術能力的一項重要指標。薄壁化技術帶來的好處顯而易見，它不僅能提升車輛操控性能，還能減輕整車重量，降低整車油耗，並縮短成型周期，降低生產成本。其中，汽車保險桿具安全性、功能性、裝飾性三大功能，是薄壁化技術應用的重要零部件之一，下面詳細講解它的優勢與特點。
薄壁化保險桿的三大優勢
減少製件的收縮率
同種材料、不同壁厚製件的收縮率明顯不同，隨著壁厚減小，收縮率相應降低。收縮率降低有利於提高零部件尺寸穩定性，可減少零部件與車身裝配過程中出現的尺寸匹配問題，提升整車之質感。
節約材料
薄壁化後，製品重量減輕，在滿足性能要求的前提下，單件使用材料減少，既能降低成本，又能節約材料。以保險桿為例，若原材料密度保持不變，壁厚由3.0mm 減到2.5mm， 可實現減重15%； 從3.0mm減到2.2mm，可實現減重20% 以上。
提高生產效率
壁厚越小，需要的冷卻時間也相應減少；同時，由於壁厚降低，模具型腔空間減少，需要材料具有更高的流動性以滿足快速填充要求。目前日系保險桿的生產周期為40-50 秒/ 件，歐美則正在從60 秒/ 件逐漸降低到50 秒/ 件，中國保險桿的生產周期為80-95 秒/件，薄壁化有利於縮小中國與歐美國家之間的差距。
薄壁化保險桿對材料的「三高」要求
由於保險桿的功能作用及其射出成型工藝特點，薄壁化保險桿所使用的改性PP 材料必須滿足「三高」性能：分別為「高流動性」、「高模量」及「高韌性」。
高流動性
壁厚減薄，材料充模過程中的流動空間減小、流動阻力變大，意味著以相同材料注滿薄壁型腔需要更大的壓力。為此，需要提高材料的流動性（即材料的熔融指數）。在不改變成型溫度和模具溫度的條件下，高流動性能夠使材料在不提升射出壓力的同時快速地充滿模具型腔。材料流動性的提升減輕了由於壁厚減薄對射出壓力、成型溫度和模具溫度等條件的影響，同時還可以避免缺膠問題。
高模量
壁厚減薄會導致製品剛度下降。對此，一方面需要優化製品結構，引入加强支撑結構，以提高製品剛度；另一方面則要提高材料的模量，以彌補製品剛度的不足。如表1 所示，傳統改性PP 材料的彎曲模量為1300-1500MPa，而薄壁改性PP 材料的彎曲模量則要求2000MPa 以上。
高韌性
汽車保險桿作為安全件，其作用是吸收和緩和外界的衝擊力，是防護車身前與車後部的重要安全裝置，在使用過程中可避免車身前後遭受直接碰撞。因此，無論是傳統保險桿還是薄壁保險桿，都要求材料具有較高的衝擊性能。但材料流動性增加會導致其衝擊性能下降，因此，在保證薄壁材料具有高流動性的同時，要重點關注材料的衝擊性能。
圖1：輕量化因節能減排訴求，成為汽車發展主要趨勢之一
圖2：薄壁化保險桿材料需具高流動性、高模量與高韌性
表1：保險桿傳統壁厚（壁厚≥ 3mm）和薄壁設計對材料的基本力學性能和流動性要求表
結語
目前金暘新材料研發的薄壁化保險桿材料，滿足「高流動性」、「高模量」、「高韌性」的性能要求，且已在多個中國主流車企之汽車產品中成熟運用。■
