什麼是保險杠?

保險杠位於汽車前方和後方的大部分區域,它主要吸收和緩和外界沖擊力,起防護車身前後部的安全裝置。它是汽車車身的一個重要部件,其除起裝飾作用外,,還起保護翼子板、散熱器和燈具的作用。由於保險杠是由多個部分組成的,因此其采用的材料也非常廣泛。保險杠是轎車的主要塑料件之一,根據不同車型要求,目前國產車的保險杠大多是灰黑色的。 隨著汽車工業的發展,汽車保險杠作為一種重要的安全裝置也走向瞭革新的道路上。現目前的轎車前後保險杠除瞭保持原有的保護功能外,還要追求與車體造型的和諧與統一,人們已不滿足於黑色的保險杠,而要求保險杠與車身同一色澤。追求本身的輕量化。為瞭達到這種目的,目前轎車的前後保險杠采用瞭塑料,人們稱為塑料保險杠。

1.保險杠作用

表面上被設計於避免車輛外部損壞對車輛安全系統造成的影響,他們具有在高速撞擊時減少駕乘人員傷害的能力,現在越來越多的被設計用於行人保護。保險杠分為前保險杠和後保險杠,其作用是當汽車受到前、後方向意外的輕度低速沖撞時,緩和沖擊力,吸收沖撞的能量,降低汽車的損害,保證乘員的安全。

但是保險杠的作用是有限的,在受到高速沖撞時,它隻能吸收很小的一部分能量,並不能靠它來保險。隻能在車輛發生碰撞事故時能起到緩沖作用,保護前後車體。前後保險杠的材料主要有金屬材料、塑料、玻璃鋼等,有的保險杠,內部裝有液壓油缸,可以吸收更多的沖擊能量。現代汽車保險杠一般采用硬質聚胺脂塑料註塑成型。

不少保險杠的外表面有顆粒狀皮紋,看起來有皮質感。還有的保險杠上面裝有轉向信號燈和霧燈。

2.保險杠輕量化設計

(一)輕量化設計有兩大途徑

1.改變汽車零件的結構來達到的輕量化設計的目的。通過結構的改進,使部件薄壁化、中空化、小型化及復合化,繼而輕量化。

2.使用輕量化材料,通過采用輕量化的金屬和非金屬材料,主要是采用高強度鋼材、鋁鎂合金、工程塑料和各種復合材料進行汽車輕量化設計。

二)輕量化材料

1.鋁

鋁的密度僅為鋼鐵的1/3,是以輕量化為設計目標的汽車保險杠頻繁采用的材料。奧迪100C3轎車的前保險杠是由塑料制成的外板和由鋁合金制成的橫梁等組成,橫梁的材料為A1MgSMnW27,板厚為2.0mm。用鋁合金做前保險杠橫梁的主要目的是減輕質量,其次是利用其吸收碰撞能量的特點。

2.泡沫鋁

泡沫金屬鋁材料制造的汽車保險杠,有很大程度地將兩車的碰撞能量吸收掉,使汽車的安全性得到很大改善。從性能上說,泡沫鋁填充圓管在軸向沖擊時具有非常優異的抗沖擊能量吸收作用,因此它在機械緩沖裝置中具有非常廣泛的應用前景。

對比傳統的薄壁空心金屬保險杠,在吸能相同,圓管壁厚、圓管內半徑和圓管長度均相同的情況下,泡沫鋁填充圓管汽車保險杠隻需泡沫鋁填充圓管11根,而空心金屬圓管保險杠需空心金屬圓管20根,一根泡沫鋁填充圓管吸收的能量與一根空心金屬圓管吸收的能量相比提高瞭82百分比,因此泡沫鋁填充圓管汽車保險杠的質量比空心金屬圓管保險杠的減少瞭55百分比。汽車專用料、功能母料技術研討及新產品推廣。

3.鎳鈦合金

鎳鈦合金是一種新型材料,有著其它材料所不具備的特殊性能,如形狀記憶特性和偽彈性等,目前應用於某些汽車保險杠的內板和外板。鈦是一種典型的輕金屬,而鎳鈦合金的總體密度也比傳統鋼鐵要低許多,從而擁有較高的比強度和比剛度。由於形狀記憶特性而產生的巨大回復力也進一步提高瞭材料的總體性能。

4.聚丙烯(PP)

聚丙烯(PP)塑料具有輕質、原料來源豐富、性能價格比優越以及優良的耐熱性、耐化學腐蝕性、易於成型、易於回收等特點,因此廣泛應用於汽車保險杠中。但是PP也存在著抗沖擊性能低、耐老化性和尺寸穩定性較差的缺陷,難以滿足汽車制件彎曲強度和沖擊強度均衡的要求。

因此在汽車制件中使用的PP材料多為改性PP,即PP合金材料。通常用來改性聚丙烯的橡膠類聚合物有順丁橡膠(BR)、乙丙橡膠(EPR)、三元乙丙橡膠(EPDM)、SBS、POE等。BR、EPR、EPDM等於PP共混改性,可以大大提高其沖擊強度,特別是EPDM與PP結構相似,溶解度參數相近,相容性好,因而用EPDM增韌改性PP最為廣泛,共混物的沖擊性能提高幅度也十分顯著。

用PP/EPDM制成的汽車保險杠具有剛性高、沖擊性能好、耐損傷性、光澤和彈性較好及易塗裝等性能,在汽車高速行駛時受到沖撞不易破碎,且裝飾美觀。

5.PC/PBT合金

PC/PBT合金制成的材料不僅力學性能好,而且沖擊強度比改性PP彈性體高出許多,並易於焊接和塗裝。如美國GE公司的PBT/PC合金,其中的XenoyXT尤適用於汽車保險杠。DaimlerChrysler公司的Town、Country和Caravan車的後保險杠就使用瞭該種塑料合金。目前世界上幾傢生產工程塑料的大公司。

6.熱塑性彈性體TPE(ThermoPlasticElastomer)

目前世界保險杠市場采用TPE的已經占有瞭53百分比的份額。由於改性PP或PC/PBT合金不利於回收利用,所以國外有汽車公司采用單一的熱塑性彈性體(TPE)來制造汽車保險杠的面板,而用玻纖增強PP來制造骨架材料,因都是同一族的材料,有利於回收再循環使用。

TPE可以用熱塑性塑料加工設備加工,但其性能卻表現出橡膠一樣的彈性,所以也有人稱它為第3代橡膠材料。

TPE材料密度小,容易回收利用,性能介於塑料和橡膠之間。目前汽車上常見的主要有如下4類:熱塑性聚烯烴彈性體(TPO)、熱塑性聚苯乙烯彈性體(TPS)、聚酯彈性體(TPEE)和聚氨酯彈性體(TPU),它們之間又有些許差異,適用於不同場合。

3.帶安全氣囊的保險杠

目前國外在研制一種帶安全氣囊的汽車保險杠,為瞭把這種事故減少到最低限度,保險杠不僅起裝飾美化汽車的作用,更重要的是起安全保護作用。它是在汽車與發生正面碰撞的緊急狀態下使行人免受傷害或減輕傷害的被動安全裝置。

該裝置由傳感器、充氣泵和氣囊等部件組成,並集中裝入保險杠內,在行人觸及保險杠的瞬間,保險杠內藏推板迅速落下,阻止行人被撞倒在車底下,同時,裝在保險杠上的傳感器被觸發。點火回路導通,閃動火花,引燃充氣泵內氣體器的固體燃料,燃料燃燒釋放出大量的氮氣,並達到約1000度的高溫,氣體通過冷卻器層降溫後,進入過濾器,經過濾後的清潔氣體迅速充入內藏的鍥狀氣囊,使其向前張開,托起被碰撞的行人。

與此同時,保險杠兩側的翼狀氣囊充氣後向兩側舉升,防止行人滾落到公路上,並控制汽車實施應急制動。人在撞車事故中不可能本能地保護自己,靠這種新型的被動安全裝置可減輕傷害。由於汽車工業飛速發展,汽車數量與日俱增,發生事故在所難免。

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