人們普遍認(rèn)為：工作環(huán)境的溫度過(guò)高是在發(fā)動(dòng)機(jī)中使用塑料零部件的一大障礙，而這種看法將會(huì)因塑料油底殼的問(wèn)世而發(fā)生改變。從2009年起，最后一種金屬油底殼將完成其歷史使命，屆時(shí)，曼-胡默爾公司計(jì)劃將第一種轎車用塑料油底殼投放市場(chǎng)。
“當(dāng)塑料零部件大批量投放市場(chǎng)之后，隨后的一切都水到渠成了?！钡聡?guó)曼-胡默爾公司負(fù)責(zé)創(chuàng)新技術(shù)的Thomas Jessberger先生說(shuō)道。這種成功首先體現(xiàn)在1968年的塑料空氣濾清器上，第一個(gè)塑料進(jìn)氣管誕生于1989年，曼-胡默爾公司計(jì)劃從2009年開(kāi)始在轎車發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)中大批量采用塑料油底殼（Polyamid 6）。與鋁合金壓鑄油底殼相比，塑料油底殼的重量會(huì)減輕60%。Jessberger先生指出，到那時(shí)，曼-胡默爾公司每年要生產(chǎn)10萬(wàn)個(gè)塑料油底殼，但他并沒(méi)有透露究竟是哪個(gè)OEM廠家采用這一產(chǎn)品。
據(jù)Jessberger先生介紹，2006年曼-胡莫爾公司就接到了某OEM廠商的塑料油底殼的訂單，但由于完成這份訂單需要具有大批量生產(chǎn)的能力，而當(dāng)時(shí)該公司還不具備批量供貨的能力，因此未能供貨。
圖一 從2009年起，重量只有900g的塑料油底殼將取代重量為2.2kg的鋁合金壓鑄油底殼
寶馬公司也許是塑料油底殼的用戶？
據(jù)了解，寶馬公司的X5轎車的翼子板使用了塑料材料，在BMW 6系列轎車中使用了復(fù)合材料（SMC片狀模壓料），在BMW 5系列、7系列和Land Rover轎車中靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的聚酯變速器油底殼是在轎車中使用塑料件的先驅(qū)。
寶馬公司動(dòng)載荷和材料研發(fā)部門(mén)的領(lǐng)導(dǎo)人Rudolf Stauber教授認(rèn)為，未來(lái)汽車生產(chǎn)領(lǐng)域中塑料零部件的利用率將會(huì)從占轎車重量的16%左右（不含塑性塑料）提高到20%。在現(xiàn)代化的汽車制造業(yè)中，聚合物材料將扮演重要的角色，為更加經(jīng)濟(jì)地制造那些形狀復(fù)雜、技術(shù)要求更高的產(chǎn)品提供了新的可能。也就是說(shuō)，塑料零部件不僅重量輕，而且還具有價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)。
油底殼也是如此。塑料油底殼不僅可以減少模具制造的費(fèi)用，而且也省略了鋁合金油底殼壓鑄后的機(jī)械加工工序，其生產(chǎn)成本應(yīng)比鋁合金油底殼低30%～40%。另外，塑料油底殼還因?yàn)榧闪擞偷?、吸油管、機(jī)油過(guò)濾器、單獨(dú)的備用油口和防濺板等，進(jìn)一步減少了空間占用、生產(chǎn)制造費(fèi)用和裝配費(fèi)用。Jessberger先生認(rèn)為，在塑料材料的應(yīng)用方面，幾乎挖掘了輕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全部潛力，但是還沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)其功能集成。
圖二 靠發(fā)動(dòng)機(jī)比較近的部位已經(jīng)有使用塑料材料制成的零部件，如缸蓋罩殼、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、吸氣管系統(tǒng)、風(fēng)扇框架、中冷器冷卻水管、空氣濾清器、管道和現(xiàn)在的油底殼
更加廣泛的用途
據(jù)杜邦工程塑料公司歐洲汽車研發(fā)中心的領(lǐng)導(dǎo)人Klaus Bender先生介紹，利用他們的塑料材料除了可以完成吸氣管、閥蓋或者油底殼的生產(chǎn)制造之外，還有著更加廣泛的用途。
圖三 1980～2008年汽車制造工業(yè)中材料科學(xué)的研發(fā)演變：隨著材料科技的進(jìn)步，塑料材料近幾年的應(yīng)用得到長(zhǎng)足發(fā)展
汽車工業(yè)領(lǐng)域中塑料材料的使用自然也受到了一定的限制，主要是其持久使用時(shí)的最高溫度。目前，塑料零部件允許的工作溫度隨環(huán)境條件不同而有所不同，一般在170～200℃之間（如用作水箱和油箱時(shí)）。也就是說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的工作溫度高達(dá)1 000℃時(shí)，集中承載的結(jié)構(gòu)件采用塑料材料是不合適的。
安裝在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)附近使用最多的塑料材料是聚酰胺材料，約占發(fā)動(dòng)機(jī)重量的4%～6%，其他的有一小部分是PP（聚丙烯）材料、PBT（聚丁烯）材料和BMC（不飽和聚酯團(tuán)狀模塑料）材料。在20多年前，人們?cè)紤]利用碳纖維增強(qiáng)的塑料材料來(lái)完成這些任務(wù)，然而這一切都成了幻想。
塑料―金屬?gòu)?fù)合材料
塑料―金屬?gòu)?fù)合材料是一種將塑料和金屬的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起的新型材料。這種復(fù)合材料已經(jīng)不是什么新的理念了。金屬框架或者金屬格柵噴涂塑料的零部件早在多年前就已經(jīng)問(wèn)世了，而杜邦公司則直接將塑料噴涂到金屬表面，因?yàn)榘凑諜C(jī)械原理，金屬表面有著最大的強(qiáng)度。
還有就是帶有金屬納米涂層的塑料材料。杜邦公司于2007年10月份在 杜塞爾多夫市舉辦的“K-2007”塑料技術(shù)博覽會(huì)上已經(jīng)首次展出了這種有著金屬納米涂層的塑料材料。杜邦公司的目標(biāo)是計(jì)劃用這種材料百分之百地代替鋁。
使用塑料材料的動(dòng)力
使用塑料材料的動(dòng)力是汽車塑料零部件的功能性。功能性好的塑料零部件能夠提高生產(chǎn)能力，同時(shí)也能降低生產(chǎn)成本。僅塑料模具一項(xiàng)可以節(jié)約的費(fèi)用就相當(dāng)可觀：塑料模具的使用壽命是鋁合金模具使用壽命的10倍。越來(lái)越嚴(yán)格的汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)也要求汽車的重量越來(lái)越輕，越來(lái)越多地用塑料零部件來(lái)替代金屬零部件。SCR選擇性催化器系統(tǒng)就是一個(gè)很好的例子，它需要非常耐用的材料，以便尿素的再生。
另外，日本廣闊的市場(chǎng)也是汽車塑料零部件發(fā)展的動(dòng)力，豐田公司的汽車中使用的塑料零部件比歐洲汽車生產(chǎn)廠使用的塑料要少4%～5%，例如在豐田Aygo轎車中，塑料零部件的重量占總重的11%。Bender先生認(rèn)為，日本人比較保守，他們?cè)谟^望，看是否會(huì)出現(xiàn)其他的新材料。
Jessberger先生則認(rèn)為，到目前為止還沒(méi)有看到“由塑料材料制造的汽車零部件又重新使用了金屬材料”。
圖四 塑料缸蓋罩屬于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的聚酰胺材料零部件
（轉(zhuǎn)載）
