一文了解复合材料板簧在汽车上的应用

复合材料板簧在国内外发展概况

板簧作为轻型商用车的主要承裁部件，市场需求量巨大。如果能够攻克复合材料板等设计及工艺等产品瓶颈，其将有巨大的市场潜力及销售利润，同时也可减少能源冶炼及钢板弹策制造业对环境产生的污染，实现绿色制造，助力“双碳”目标。

自20世纪70年代初起，美国，英国和德国相继研制出了复合材料板等，就其原料，构造，成形技术和工艺等方面展开了研究，并将复合材料板等成功地运用在了客车和轿车上。20世纪80年代末，美国将复合钢板弹簧投入商品化生产，并广泛应用在牵引车上:德国的IFCComposite公司推出了一种新型板簧来取代在奔驰、凌特和大众汽车的传统钢板弹簧。而这种新型复合材料板簧和普通钢板弹簹相较，整体质量可以减小40%~50%，疲劳寿命可以达到20万次以上，远高于普通钢板弹簧的16万次。

现阶段仅北汽福田轻卡进行小批量产品应用，一汽、东风、江淮等主流车厂均进行了产品和技术储备，部分通过了样件制作、台架试验及整车试验阶段。

复合材料板簧主要优势

复合材料板簧在现代轿车轻量化发展中的运用，就是利用该类板策强度过硬、质量小、成型快等优点优化了轿车悬挂系统结构，并最终达到减小轿车整体质量的目的。

相比于传统钢板弹簧，复合材料板簧的弹性较高，吸震力强，振动阻尼高，能在车辆行驶中有效利用自身特性，改善车辆舒适度和平顺性，减少颠簸感;另外，该种钢板弹簧的主体材质是玻璃纤维类复合材料，抗疲劳特性较强。

疲劳寿命是一般钢板弹簧的2倍以上，复合材料板等中还含有较多的独立玻璃纤维，单根玻璃红维破裂后对车辆所造成的负荷能够自由转移至其他玻璃纤维中，以防止破坏悬架构件的承载能力。

复合材料汽车板簧材料选择

有合材料产物是指由2种或2种以上截然不同特性的物质，根据其种综合方法所组成的结合物质，复合材料中的连续相称为主体物质，其分散相称为强化物质。基质的主要功能是支撑强化材料，并避免强化材料麽损和侵蚀，而强化材料则以相对独立的形式均匀分布在其质中，复合材料的应用目的是在符合结构的强度，刚度和稳定性坐条件下尽量地降低结构成本，所使田的复合物应当达到对结构的寿命要求并保证货源充足，易干搬运，贮存，常用的增强材料主要为E-玻璃纤维、S-玻璃纤维和碳玻璃纤维，而生产复合材料板簧用的热固性树脂基体则主要由聚酯纤维、乙烯基树脂和环氧树脂等组成，可综合考虑价格、性能，优势确定比较合适的材料及材料配比方案，以此保证适合的复合材料板簧的诞生。

目前汽车上应用的玻璃纤维增强复合材料包括:玻璃纤维增强热塑性材料(QFRTP)、玻璃纤维毡增强热塑性材料(GMT)、片状模塑料(SMC)、树脂传递模塑材料(RTM)以及手糊FRP制品。

目前汽车上使用的玻纤增强塑料主要有玻纤增强PP、玻纤增强PA66或PA6以及少量PBT、PPO材料。

增强PP产品具有高刚性、高韧性，且机械性能能够得到成倍甚至数倍的提高。增强PP应用于办公家具等领域:如儿童章背椅，办公椅等:也可用干冰箱，空调等制冷机器中的轴流风扇和贯流风扇增强PA材料在乘用车、商用车上都已采用，一般都是用干制作一些小的功能件。例如销体防护置，保险机块，嵌装螺母，油门踏板，换挡上下护架-防护罩、开启手柄等,如果零件生产厂家所选材料质量不稳定、生产工艺采用不当或材料烘干不好,就会出现制品薄弱部位断裂现象。

随着汽车对轻量化及环保的要求，国外汽车工业越来越倾向于使用GMT材料以满足结构部件的需要,这主要是因为GMT材料具有韧性好、成型周期短、生产效率高，加工成本低、不污染环境等一系列优点，被视为21世纪材料之-，主要用于生产乘用车多功能支架、仪表板托架、座椅骨架、发动机护板、蓄电池托架等，一汽大众目前生产的AudiA6,以及A4车已采用GMT材料,但都没有实现本地化生产。

为了提高汽车整车质量赶上较高水平达到减重 减震 降唱目的 国内有关单位开展了GMT材料生产及产品成型工艺的研究，并具有批量生产GMT材料的能力，年产3000吨GMT材料的生产线已经在江苏江阴建成，国内汽车生产厂也在一些车型设计采用GMT材料并可开始批量试制.

GFRP复合材料汽车板簧成型工艺

RTM法是在放入玻璃纤维的封闭模且里压入树脂，常温或加热固化。RTM法与SMC法相比，生产设备简单，模且费用低、且制品物性优异,但只适于中小批量规模生产。据悉,目前国外用RTM成型方法生产的汽车零件已推广到全车身覆盖件。而国内将RTM成型技术用于制造汽车零件还处于开发研制阶段,对原材料的力学性能、固化时间、成品件等指标力求达到国外同类制品的生产水平，目前国内RTM成型法开发研究出的汽车零件有护风罩、后尾门,导流罩、顶棚、保险杠及富康车后举升门等。

但是如何使RTM工艺能够更快地应用干汽车上，材料对产品结构的要求，材料性能达到何种水平、评判标准、A级表面的实现等问题,是我们汽车行业关注的，也是RTM能真正在汽车零件方面推广的前提条件。

结束语

在当前的汽车行业中，整车轻量化发展响应了节能减排的号召，是助力蓝天保卫战的一场技术创新。在能源结构上，因为我国人口基数较大，汽车能源的人均占有率也较小，所以节能减排是在汽车行业发展中，进一步提开国产汽车企业的市场地位的重要途径，也可以帮助我国汽车在该领域中抢占市场份额。复合材料板簧在轿车轻量化工程中的应用，将进一步主富轿车暴架设计，并提高复合材料在汽车中的应用，为汽车零部件轻量化发展指明前进方向。

来源:中国复合材料学会、《汽车工艺材料》等，复材网整理编辑。

随着复合材料工艺制造水平的提高，生产规模的不断扩大和自动化程度的巨大进步，复合材料被更广泛地应用于航空航天，汽车，轨道交通等领域，其应田水平已经成为衡量新一代装备性的重要标志。我国复合材料约占30%的市场份额，因此前瞻性、适时性地对复合材料行业的发展背景、产销情况、市场规模、竞争格局等行业现状进行分析，并结合多年来复合材料行业发展轨迹及实践经验，对复合材料行业的未来进行探索，有着极为重要的意义。

HP-RTM工艺是近年来推出的一种应对大批量生产高性能热固性复合材料零件的新型RTM工艺技术，采用配套预成型技术，通过在密闭抽真空模腔内高压混合注射完成树脂对纤维的浸渍和固化，可实现低成本、短周期(大批量)生产。