汽車復合材料應用相關技術問題探討

       應用于汽車行業最早始于1953年。55年來，復合材料在汽車行業中的應用保持著持續增長的發展勢頭，并且這種發展趨勢還將繼續。復合材料在汽車行業中的用量之所以會持續增長，是因為它具備了許多優異的性能，如：強度高、重量輕和耐腐蝕。此外，與鋁材和鋼材相比，其加工成本更低、設計靈活性更強，且更容易成型。總之，復合材料是汽車行業替代金屬材料的一個很好的可選項。然而，事實上，汽車制造領域其制作材料并沒有完全直接從金屬材料轉換到復合材料，尤其在大批量生產的汽車方面，復合材料的應用還很有限。這是因為，有許多和復合材料使用相關的技術問題仍然沒有很好地得到解決，其中包括準確的材料定性、生產、油漆、維修、與金屬材料的連接以及回收等問題。盡管近年來世界上復合材料的新材料、新工藝和新技術不斷涌現，從而在很大程度上使上述問題得到了改善，促進了復合材料在各類汽車中的廣泛應用，但不可否認的是，復合材料在汽車上的廣泛應用、特別是在中國汽車行業中真正意義上的廣泛應用，仍然存在應用技術方面的各類問題，需要我們去關注、研究、探討和實踐。為此，本文將圍繞汽車復合材料的涂裝、連接、維修和回收等四大應用技術問題進行探討，以期拋磚引玉。 

      汽車復合材料的涂裝 在汽車工業中，車身的外表油漆質量是整車質量最重要的指標之一，因為車身油漆表面不僅起到保護車廂不被腐蝕的作用，而且對美化外觀有著十分重要的影響。因此，盡管汽車主機廠承認復合材料與傳統的金屬相比具有種種優點，但是他們對復合材料經噴涂后的表面是否具有同金屬表面一樣的質量，仍持保留態度。事實上，復合材料在車身面板應用中遇到的一個最大挑戰就是：復合材料經涂裝后產生的瑕疵。

      現以在車身面板方面使用最多的片狀模塑料SMC部件為例進行分析。SMC車身部件在涂裝后，一般會產生很多的表面瑕疵，如：針眼、氣孔、裂紋和氣泡等，尤其在車身面板的邊緣區域，氣泡問題較為嚴重。為了彌補這些缺陷，減少不合格產品率，提高部件的表面質量，目前國內生產廠家主要采用大量的涂裝后修補手段來加以改進，例如，在破泡、打磨、填膩子和拋光后，再按通常的涂裝工藝進行表面再涂裝。其結果是，雖然減少了不合格品率，但增加了大量的后修補工序和再涂裝工序，從而使生產成本大幅上升。另外，也限制了SMC在A級車身面板上的應用。 
       通常，SMC車身面板在涂裝后產生表面油漆瑕疵和起泡的原因，除材料本身的原因外，絕大部分要歸因于基質中的微小孔隙和微裂紋，而這些微小孔隙和微裂紋常常是在生產及搬運的過程中，因不注意人為形成的。例如，從部件的模壓到脫模再到除邊的過程，以及從部件的包裝到運輸的過程中，由于操作不慎導致部件邊緣處產生許多微裂紋。正是這些看似微不足道的微小孔隙和微裂紋，在油漆噴涂的過程中，會積聚空氣中的水分和油漆中的揮發性溶劑。當油漆后的SMC部件通過烘箱高溫烘烤時，水分和溶劑膨脹蒸發變成氣泡逸出，造成已噴完漆的部件表面起泡或氣泡破裂變成氣孔、針眼等油漆瑕疵。

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