拓展金属树脂化应用,履行节能环保责任

长城汽车技术中心材料部副部长杨洁先生专访

作者:李军 文章来源:AP《汽车塑化》 发布时间:2011-11-22
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作为国内自主品牌汽车的代表性企业,长城汽车股份有限公司(简称长城汽车)近年来大力推行金属树脂化技术,以满足日益严格的汽车排放法规要求,并履行其节能环保责任.


杨洁先生 长城汽车技术中心材料部副部长

作为国内自主品牌汽车的代表性企业,长城汽车股份有限公司(简称“长城汽车”)近年来大力推行金属树脂化技术,以满足日益严格的汽车排放法规要求,并履行其节能环保责任。正如长城汽车技术研究院材料部副部长杨洁先生所言:“在塑料应用方面,长城汽车始终奉行‘以社会责任为己任’和‘敢于为先’的理念。长城汽车积极参与汽车轻量化技术创新战略联盟,其目的是以实际行动肩负起节能环保的责任。”

AI:杨副部长,您好!请简要介绍长城汽车在当前的主要车型中应用塑料的情况,包括所用的塑料品种及用于哪些系统和部件。

杨洁先生:塑料因其密度小、重量轻、耐腐蚀、设计自由度高及易成型等优点,获得了各大汽车厂商的青睐,从内外饰到车身、动力系统和底盘系统,塑料在汽车上的应用日趋广泛。


图1 长城汽车正在研发的复合材料前端模块

长城汽车在塑料应用方面一贯坚持环保性、轻量化及高品质的理念。目前,单车的塑料用量为100~120kg,后续车型将会进一步提高塑料的应用比例。其具体应用包括:内外饰系统——仪表板、门护板、立柱及侧位护板、保险杠、防擦条和扰流板等,使用材料有PP、 ABS和PC/ABS等;车身系统——防撞梁、翼子板、备胎仓、前端模块、车门模块、加油口盖及底护板等,所用材料有GMT、 LFT和PA+PPO等;动力/底盘系统——进气歧管、发动机罩盖和油底壳等,主要应用材料有PA-GF、PP-GF等;电器系统——车灯、空调、开关和接插件等,其应用材料有PP、PC、ABS、PC/ABS、POM和PA 等。

除了现有应用之外,我们还在积极拓展玻纤和碳纤增强复合材料的新型应用。基于玻纤和碳纤增强复合材料性能优异且应用技术日趋成熟, 它们已成为汽车结构件、功能件及覆盖件用材的新宠。


图2 滕翼C50

AI:基于塑料较于金属的一些优势,您今后的工作重点会更倾向于塑料材料吗?

杨洁先生:作为材料工程师和汽车材料应用管理人员,我们的主要职责是将合适的材料应用到合适的位置。我们所关注的材料包括金属、塑料等,它们各具特点,各有各的应用,因此,它们都是我们的工作重点。

然而,塑料在某些方面又的确比金属更具优势。例如,玻纤增强塑料在碰撞过程中的吸能性是钢、铝的4倍,且比强度高。工程上利用这一优势,在结构设计时,采用较小截面满足强度要求,便可大幅度减轻结构件的自身重量,实现构件轻量化。同时,它的耐腐蚀性好、设计自由度高等特性也使其成为金属树脂化的理想选择。基于此,针对部分零部件,我们在材料选择过程中将会优先考虑塑料材料,但同时也要结合材料的性能、工艺及成本等综合特性。

AI:您如何评价当前国内汽车行业应用塑料的状况?与国外同行业相比存在哪些差距?您认为造成这种差距的原因是什么?如何缩短这些差距?

杨洁先生:目前,从国内汽车企业应用塑料的现状来看,整体水平与国外车企相比差距明显,尤其是自主品牌车企。这主要体现在以下3个方面:首先,单车的塑料用量较低,一般只占整车重量的6%~14%,单车用量仅在60~130kg之间;其次,碳纤和玻纤增强复合材料的应用刚开始起步,例如针对进气歧管、前端模块等部件,国内自主品牌车企的金属树脂化工作还处于调研或前期验证阶段,而且这些企业没有完全自主的产品设计和验证能力;第三,我国塑料技术标准体系不健全,产品研发能力和产品验证能力较弱。


图3 长城汽车正在研发的复合材料发动机油底壳

造成上述差距的原因是多方面的,主要可以归结为3点:

1.在进气歧管、前端模块及后背门内板等部件的应用中,玻纤和碳纤增强复合材料本可以通过取代金属材料而获得非常大的市场,但因自主品牌车企不具备完全自主的产品设计和开发能力,以及缺失产品验证和质量评价体系,严重阻碍了该类材料的广泛应用。

2.在新材料的应用过程中,国内的材料供应商、零部件加工企业及汽车企业应各自发挥其技术优势,逐步建立比较系统的产品研发能力,以形成具有完全自主知识产权的核心技术。然而,国内目前并没有形成真正意义的产业链技术资源整合。

3.材料作为整车质量、成本的基础,还没有得到国内汽车企业应有的重视。虽然部分企业也招聘专职材料工程师,开展材料专项工作,但在质量、成本及整车品质控制方面和整车开发的全过程,材料工程师参与的深度还十分不够。

为了缩短与国外车企的差距,我认为应从两方面入手:一方面,企业决策层应该站在长期发展的高度,重视汽车材料的应用研究工作,同时,组织建立和健全塑料等汽车材料的产品研发能力、验证能力以及技术标准体系和专业人员的培养。另一方面,由汽车企业牵头整合国内材料供应商、零部件加工企业等产业链技术资源,形成区域性技术联盟,即通过建立长期稳定的战略联盟,来推动塑料材料的应用及其产业化。

AI:您当前最关注的是哪种或哪几种汽车部件的塑料化应用?其中是否有正处于试验和考察阶段的部件?

杨洁先生:长城汽车在金属树脂化方面起步相对较晚,但近年来,公司投入了大量的人力、物力开展该项工作。

目前,我们主要关注在动力系统、车身系统、底盘系统及覆盖件中的油底壳、进气歧管、前端模块及翼子板等部件中使用玻纤和碳纤增强复合材料。


图4 哈弗H6

自2009年以来,长城汽车先后启动了底护板、发动机罩盖、进气歧管以及前端模块等典型零部件的树脂化工作,其中塑料进气歧管、蓄电池支架的开发已完成,并成功地应用到腾翼C30等车型上。

与此同时,在中国汽车轻量化技术创新战略联盟的推动下,我们与中国(重庆)汽车工程研究院、北京化工大学及北京玻璃钢总院联合开展了前端模块、板簧和进气歧管等零部件的金属树脂化应用研究工作。

AI:我们知道,长城汽车近年来的出口量不断增加,特别是已出口到欧盟国家,这说明长城汽车的国际竞争力日益增强。基于欧盟对于汽车质量的标准较国内严格许多,贵司针对出口欧盟的车型在塑料的使用上是否有别于国内销售的车型?

杨洁先生:目前,长城汽车已有哈弗H5、炫丽、风骏5及酷熊4款车型通过欧盟认证,并有多款车型出口到全球80多个国家和地区,产品质量日益受到国际市场的认可。

相对国内市场,欧盟对环保、安全和节能等质量要求较为严格。为此,长城汽车采取高标准设计规范和高质量控制体系,并与国内市场要求相结合,形成一套统一的技术标准和质量控制体系。


图5 长城汽车正在研发的复合材料进气歧管

一般消费者可能会认为,针对国内市场,采用统一的标准体系可能会存在性能过剩现象。其实不然,采用高标准要求,不仅可让消费者购买到物有所值的产品,而且可让消费者享受平等消费权(不搞差异化对待)。同时,树立高标准要求,也是打造高品质的高端汽车品牌的必由之路。

AI:您作为终端用户如何评价当前国内汽车用塑料材料供应商及塑料零部件加工商的技术水平?他们能够满足国内汽车行业的需求吗?与国际一流供应商相比,他们的差距在哪里?

杨洁先生:与巴斯夫、延锋伟世通等国际知名公司相比,国内塑料材料供应商与零部件企业在总体的同步设计开发能力、产品质量控制能力以及持续改进和优化能力上还有待提高。但也应看到以上海耀华大中、广州金发、苏州万隆及北京玻璃钢总院为代表的一批国内供应商的技术实力正处于不断上升的阶段。他们目前均已成为国际知名汽车品牌的合格供应商,并与国外车企有着多年的合作经验及共同开发多款车型的经历。因此,这些(部分)国内供应商在材料开发、零部件设计能力上基本能够满足当前国内汽车企业的供货要求。

AI:有一种说法是,材料回收问题是阻碍塑料在汽车中得到更加广泛应用的主要因素之一。对此,您是如何看待的?

杨洁先生:欧盟已实施的2000/53/EC指令和国内将要实施的材料回收法规,明确规定M1、N1类车必须满足整车回收率目标和有害物质管控等要求。为此,汽车企业正在淘汰以SMC、BMC为代表的热固性塑料和以PVC为代表的在回收过程产生对环境危害气体的材料。同时,各汽车企业在塑料选型时,均选用可回收塑料,以提高整车的回收率。因此可以说,回收法规的实施只是限制了不可回收塑料的应用,而并没有限制可回收塑料在汽车行业中的应用。

我对未来汽车使用塑料的情景还是充满信心的,这主要基于两方面的原因:

第一,随着国内外节能环保法规的出台,轻量化已成为汽车行业发展的必然趋势,而金属树脂化是实现整车轻量化的重要途径之一。因此,各汽车企业将会进一步扩大塑料应用范围,并提高塑料应用比例。第二,国内外实施材料回收法规的目的是,通过规范和促进汽车企业采用环境适应性材料来保护环境和节约资源。从这个意义上讲,回收法规的实施不仅不会阻碍塑料的广泛应用,反而促进了汽车塑料的更加理性的应用,从而起到引导整个汽车塑料产业结构调整的作用。

AI:作为自主品牌汽车企业,长城汽车是否有意愿在扩展塑料应用于汽车方面起到模范带头作用?

杨洁先生:长城汽车是集研发、生产及销售为一体的自主汽车品牌,近年来一直致力于汽车节能、环保等基础研究工作。在行业内,长城汽车积极参与汽车轻量化技术创新战略联盟,其目的是推动我公司的整车轻量化工作,实现节能减排的社会责任。

在塑料应用方面,长城汽车始终奉行“以社会责任为己任”和“敢于为先”的理念。通过与中国(重庆)汽车工程研究院、北京化工大学等国内高校和研究机构合作,开展金属树脂化前沿技术研究,扩大塑料在汽车中的应用范围。

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