摘要：长玻纤增强聚丙烯材料（PP-LGF）以其优异的性能，正逐步取代短玻纤增强尼龙材料（PA-GF）成为成型汽车零部件的重要材料之一。对PP-LGF材料取代PA-GF材料在上汽通用五菱某款车的发动机装饰罩盖上的应用进行了研究，根据发动机装饰罩盖的使用要求对材料性能进行了规范，并对比了现用材料与潜在材料的性能，最终选定PP-LGF30试制零件；通过优化模具结构和调整工艺，制造出了尽量满足外观要求和完全满足零部件性能的零件，并在轻量化和降低成本等方面取得了明显的效果，可在耐热要求不超过150℃的汽车零部件领域推广使用。 关键词：长玻纤增强聚丙烯；发动机装饰罩盖；轻量化；降低成本 玻纤增强的复合材料可使原有材料的韧性、刚性和耐久性得到大幅提升，已在汽车零部件上得到了广泛的应用。玻纤增强材料分为短玻纤增强材料和长玻纤增强材料。相比长玻纤增强材料而言，短玻纤增强材料存在易翘曲、低温韧性较差、耐疲劳性一般等缺点；长玻纤增强聚丙烯（PP-LGF）因在产品中具有较长的保留长度，具有比强度高、比模量高、抗冲击性强、尺寸稳定和翘曲度低等显著特点。用PP-LGF替代短玻纤增强尼龙（PA-GF）不仅性能得以提升，还可实现轻量化和降本。因此，PP-LGF正逐步取代部分短玻纤增强工程塑料应用于汽车零部件上。 为了合理地选择材料，首先需要分析和了解发动机装饰罩盖的使用要求和使用条件： 发动机装饰罩盖位于发动机的正上方，工作环境温度为120℃左右，最低温度一般为－40℃； 发动机装饰罩盖容易接触到燃油等介质，需要进行耐刹车油、发动机冷却液、发动机油、汽油、化学冲洗剂等测试；为了防止发动机装饰罩盖产生共振，除了对零件进行模态分析、要求一阶模态不能小于35 Hz之外，还需要根据主机厂要求输入振动激励曲线，进行发动机Z 向耐久扫频实验。 文中通过PP-LGF在发动机装饰罩盖上的应用试验，研究以PP-LGF 取代PA-GF 在发动机装饰罩盖上应用的可行性，并从轻量化和成本等方面对两者进行对比、分析，同时积累PPLGF材料在汽车零部件方面的数据和试验经验，为今后PPLGF在汽车零部件上的应用提供基础数据。 某发动机装饰罩盖现用材料为PA6-GF35，潜在材料有PPLGF40、PP-LGF30、PP-GF30。现用材料与潜在材料的性能对比见表1。 从表1可得出以下结论： （1）PA6-GF35 容易吸水，分干态与湿态两种状态，其中湿态下材料的强度、刚性下降，韧性增加，且在湿态下尺寸易变化，导致产品失效。 （2）PP-LGF40 比较接近PA6-GF35 干态的性能，密度下降12%以上；PP-LGF30 的性能比较接近PA6-GF35 湿态的力学性能，密度下降20%，但二者的热变形温度均比PA6-GF35 的低40 ℃以上。 （3）PP-GF30 相比PA6-GF35，拉伸强度、弯曲强度下降比例较大，冲击韧性略好一些。 （4）发动机装饰罩盖的热老化性能要求150 ℃ @ 336 h，对于PP-GF30 来说，负荷变形温度@ 1. 8 MPa 只有150℃，没有安全裕度。 （5）PP-LGF40 玻纤含量较高，容易在表面上造成浮纤，不满足发动机装饰罩盖作为外观件的性能要求。综上所述，PP-LGF30 相比其他几种材料更适合用于发动机装饰罩盖零件。 4.1 发动机装饰罩盖的试制 （1）PP-LGF30 材料 试验使用的PP-LGF30 是塞拉尼斯、广州金发、南京聚隆公司的产品，图1 为广州金发PP-LGF30 粒料实物图。试验用于发动机装饰罩盖的PP-LGF30 的长玻纤含量和商业牌号如表2 所示。
（2）注塑设备
选用宁波海天集团股份有限公司生产的HT 1250T 注塑设备。根据产品的外观和性能情况，设定的注塑参数见表3 和表4。
（3）为了优化PP-LGF30 的产品外观，需要对模具和工艺进行如下调整：
① 在溶胶的流动末端需要开设排气孔，解决零件的困气问题；
②增加模温机，将模具温度控制在80 ℃，可获得一个较好的外观和保证产品质量稳定。
在优化后的模具上注塑产品，零件表面有轻微的玻纤外漏，有纹理，外观整洁，满足产品的外观的要求。图2 为发动机装饰罩盖的实际照片。
4.2
性能验证与评价
按照上汽通用五菱试验大纲要求，对试制的发动机装饰罩盖进行外观、零件性能和路试搭载试验，测试结果见表5。PP-LGF30发动机装饰罩盖经环境试验、振动耐久试验后，无异常及缺陷，产品性能可靠。
PP-LGF30 发动机装饰罩盖与PA6-GF35 发动机装饰罩盖的对比
表6 列出了PA6-GF35 发动机装饰罩盖与3 种PP-LGF30 发动机装饰罩盖的对比结果：
由表6 看出：与PA6-GF35 材料制造的发动机装饰罩盖相比，PP-LGF30 的发动机装饰罩盖质量轻（减重22%以上），材料成本低（降低23% ～ 36%），且成型过程中所需的能耗低。
长玻纤增强PP材料应用于发动机装饰罩盖，可实现零件轻量化，成本下降、制造能耗下降。其刚性、韧性和长期耐疲劳性优于短玻纤增强PA，可广泛应用于耐热要求不超过150℃的零件上。
来源：期刊-研究与开发
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