復合材料板簧在國內外發展概況

板簧作為輕型商用車的主要承載部件，市場需求量巨大。如果能夠攻克復合材料板簧設計及工藝等產品瓶頸，其將有巨大的市場潛力及銷售利潤，同時也可減少能源冶煉及鋼板彈簧制造業對環境產生的污染，實現綠色制造，助力“雙碳”目標。

自20世紀70年代初起，美國、英國和德國相繼研制出了復合材料板簧，就其原料、構造、成形技術和工藝等方面展開了研究，并將復合材料板簧成功地運用在了客車和轎車上。20世紀80年代末，美國將復合鋼板彈簧投入商品化生產，并廣泛應用在牽引車上；德國的IFCComposite公司推出了一種新型板簧來取代在奔馳、凌特和大眾汽車的傳統鋼板彈簧。而這種新型復合材料板簧和普通鋼板彈簧相較，整體質量可以減小40%～50%，疲勞壽命可以達到20萬次以上，遠高于普通鋼板彈簧的16萬次。Mubea公司玻璃鋼板簧榮獲2020年Altair啟蒙獎，如圖1所示。

現階段僅北汽福田輕卡進行小批量產品應用，一汽、東風、江淮等主流車廠均進行了產品和技術儲備，部分通過了樣件制作、臺架試驗及整車試驗階段。

復合材料板簧主要優勢

復合材料板簧在現代轎車輕量化發展中的運用，就是利用該類板簧高強度、質量小、成型快等優點優化了轎車懸掛系統結構，并最終達到減小轎車整體質量的目的。

相比于傳統鋼板彈簧，復合材料板簧的彈性較高，吸震力強，振動阻尼高，能在車輛行駛中有效利用自身特性，改善車輛舒適度和平順性，減少顛簸感；另外，該種鋼板彈簧的主體材質是玻璃纖維類復合材料，抗疲勞特性較強，疲勞壽命是一般鋼板彈簧的2倍以上；復合材料板簧中還含有較多的獨立玻璃纖維，單根玻璃纖維破裂后對車輛所造成的負荷能夠自由轉移至其他玻璃纖維中，以防止破壞懸架構件的承載能力。

復合材料汽車板簧材料選擇

復合材料產物是指由2種或2種以上截然不同特性的物質，根據某種綜合方法所組成的結合物質。復合材料中的連續相稱為主體物質，其分散相稱為強化物質?；|的主要功能是支撐強化材料，并避免強化材料磨損和侵蝕，而強化材料則以相對獨立的形式均勻分布在基質中。復合材料的應用目的是在符合結構的強度、剛度和穩定性等條件下盡量地降低結構成本，所使用的復合物應當達到對結構的壽命要求并保證貨源充足，易于搬運、貯存，常用的增強材料主要為E-玻璃纖維、S-玻璃纖維和碳玻璃纖維，而生產復合材料板簧用的熱固性樹脂基體則主要由聚酯纖維、乙烯基樹脂和環氧樹脂等組成，可綜合考慮價格、性能、優勢確定最佳材料及材料配比方案，以此保證高性價比復合材料板簧的誕生。

目前汽車上應用的玻璃纖維增強復合材料包括：玻璃纖維增強熱塑性材料(QFRTP)、玻璃纖維氈增強熱塑性材料(GMT)、片狀模塑料(SMC)、樹脂傳遞模塑材料(RTM)以及手糊FRP制品。

目前汽車上使用的玻纖增強塑料主要有玻纖增強PP、玻纖增強PA66或PA6以及少量PBT、PPO材料。

增強PP產品具有高剛性、高韌性，且機械性能能夠得到成倍甚至數倍的提高。增強PP應用于辦公家具等領域：如兒童靠背椅、辦公椅等 ; 也可用于冰箱、空調等制冷機器中的軸流風扇和貫流風扇增強PA材料在乘用車、商用車上都已采用, 一般都是用于制作一些小的功能件, 例如鎖體防護罩、保險楔塊、嵌裝螺母、油門踏板、換擋上下護架-防護罩、開啟手柄等, 如果零件生產廠家所選材料質量不穩定、生產工藝采用不當或材料烘干不好, 就會出現制品薄弱部位斷裂現象。

隨著汽車對輕量化及環保的要求, 國外汽車工業越來越傾向于使用GMT材料以滿足結構部件的需要, 這主要是因為GMT材料具有韌性好、成型周期短、生產效率高、加工成本低、不污染環境等一系列優點, 被視為21世紀材料之一, 主要用于生產乘用車多功能支架、儀表板托架、座椅骨架、發動機護板、蓄電池托架等,一汽大眾目前生產的AudiA6, 以及A4車已采用GMT材料, 但都沒有實現本地化生產。

為了提高汽車整車質量趕上國際先進水平, 達到減重、減震、降噪目的, 國內有關單位開展了GMT材料生產及產品成型工藝的研究, 并具有批量生產GMT材料的能力, 年產3000噸GMT材料的生產線已經在江蘇江陰建成, 國內汽車生產廠也在一些車型設計上采用GMT材料, 并已開始批量試制。

GFRP復合材料汽車板簧成型工藝

RTM法是在放入玻璃纖維的封閉模具里壓入樹脂, 常溫或加熱固化。RTM法與SMC法相比, 生產設備簡單、模具費用低、且制品物性優異, 但只適于中小批量規模生產。據悉, 目前國外用RTM成型方法生產的汽車零件已推廣到全車身覆蓋件。而國內將RTM成型技術用于制造汽車零件還處于開發研制階段, 對原材料的力學性能、固化時間、成品件等指標力求達到國外同類制品的生產水平。目前國內RTM成型法開發研究出的汽車零件有護風罩、后尾門、導流罩、頂棚、保險杠及富康車后舉升門等。

但是如何使RTM工藝能夠更快更好地應用于汽車上, 材料對產品結構的要求、材料性能達到何種水平、評判標準、A級表面的實現等問題, 是我們汽車行業關注的, 也是RTM能真正在汽車零件方面推廣的前提條件。

結束語

在當前的汽車行業中，整車輕量化發展響應了國家節能減排的號召，是助力藍天保衛戰的一場技術創新。在國家能源結構上，因為我國人口基數較大，汽車能源的人均占有率也較小，所以節能減排是在汽車行業發展中，進一步提升國產汽車企業的國際市場地位的重要途徑，也可以幫助我國汽車在全球領域中搶占市場份額。復合材料板簧在轎車輕量化工程中的應用，將進一步豐富轎車懸架設計，并提高復合材料在汽車中的應用，為汽車零部件輕量化發展指明前進方向。

來源：中國復合材料學會、《汽車工藝材料》等，復材網整理編輯。

隨著復合材料工藝制造水平的提高，生產規模的不斷擴大和自動化程度的巨大進步，復合材料被更廣泛地應用于航空航天、汽車、軌道交通等領域，其應用水平已經成為衡量新一代裝備先進性的重要標志。我國復合材料在全球約占30%的市場份額，因此前瞻性、適時性地對復合材料行業的發展背景、產銷情況、市場規模、競爭格局等行業現狀進行分析，并結合多年來復合材料行業發展軌跡及實踐經驗，對復合材料行業的未來進行探索，有著極為重要的意義。

HP-RTM工藝是近年來推出的一種應對大批量生產高性能熱固性復合材料零件的新型RTM工藝技術，采用配套預成型技術，通過在密閉抽真空模腔內高壓混合注射完成樹脂對纖維的浸漬和固化，可實現低成本、短周期（大批量）、高質量生產。

會議由復材網、天津市天鍛壓力機有限公司主辦，廊坊市飛澤復合材料科技有限公司、湖南精正設備制造有限公司協辦，將于8月3-5日在天津市舉辦“2023第一屆復合材料HP-RTM工藝技術交流會暨自動化成型裝備演示培訓會”。會議期間，還將安排參觀天津市天鍛壓力機有限公司、廊坊市飛澤復合材料科技有限公司，觀摩成型裝備及生產現場操作演示，在實踐中學習高效、低成本、定制化的輕量化解決方案，共同探討復合材料新技術、新應用和新發展，助力企業頂層設計及戰略規劃，在市場競爭中占據領先優勢。

誠邀國內外復合材料生產企業、產業鏈上下游企業、專家學者和行業同仁蒞臨本次大會，進行學術交流和商務合作！

 

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會 議 日 程

Meeting schedule

 

會議報到

2023年8月3日

下午-大會報到，對接交流

下午-閉門會議（僅限受邀）

產業鏈生態構建對接交流會

晚上-自助晚餐

大會當天

2023年8月4日

上午-航空航天、汽車、軌道交通等行業復合材料市場趨勢及HP-RTM工藝應用分析

中午-自助午餐

下午-HP-RTM、Surface-RTM、C-RTM、PCM新工藝 新材料 新技術 新應用相關報告

晚上-歡迎晚宴，對接交流

參觀企業

2023年8月5日

上午-天津市天鍛壓力機有限公司

參觀地址：天津市北辰區小淀鎮津圍公路東

下午-廊坊市飛澤復合材料科技有限公司

參觀地址：廊坊安次區河北廊坊高新技術產業開發區鳳翔路255號

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參 觀 企 業

Visiting enterprises

天津市天鍛壓力機有限公司

始建于1956年，是我國第一臺液壓機誕生地，坐落于中國北方經濟中心、環渤海經濟中心和國際港口城市—天津。歷經60多年的積累、創新與發展，始終保持行業領軍地位。公司以研發、生產、制造和裝備液壓機產線為主，研制航空航天和汽車輕量化等領域高端零部件及先進工藝為輔，集科研、生產、貿易、服務于一體的國家級高新技術企業。

 

作為國內液壓機行業領跑者，國家制造業單項冠軍示范企業，全國200家創建世界一流專精特新示范企業，經過數代人努力拼搏，“天鍛”品牌液壓機在國內外享有良好的口碑和市場美譽度。目前，公司緊緊圍繞戰略性新興產業的發展，以工藝為中心，逐步做全做強產品產業鏈，可設計生產87種系列、1800余種規格的壓力機及成套自動化產線，產品規格從10噸-70000噸，廣泛應用于航空航天、新興能源、汽車制造、船舶運輸、軌道交通、石油化工、輕工家電等領域，不僅為國內重點項目、重大工程提供重型成形裝備，且產品出口歐洲、美洲、東南亞等40余個國家和地區。

 

2022年8月天鍛正式加入中國通用技術集團，站在新起點，依托央企平臺賦能，服務國家重大戰略，持續不斷在卓越管理、科技創新、市場營銷、機制改革、資源統籌等方面發力，把握歷史機遇，奮進新征程。

 

廊坊市飛澤復合材料科技有限公司

成立于2019年2月，位于河北廊坊高新技術產業開發區內，注冊資金1.8億元人民幣，最大股東是中國石化資本公司，通過股東資源的協同，促進公司跨越式發展。飛澤復材2021年底通過戰略投資控股廊坊萬泰復合材料有限責任公司。公司秉承“用 XIN SHI 干”的核心價值觀，立足于復合材料輕量化核心業務，堅持“應用性、產業性、關鍵性、前瞻性”技術主導，兼顧“質量、成本、效率”三個維度，全面推進“新材料、新結構、新裝備、新工藝、新方法”和“研發與量產”應用，專注為汽車、風電、軌道交通、航空航天等領域客戶提供“結構設計、模擬分析、材料研發、工藝試制、試驗驗證、量產交付”的全流程解決方案。

飛澤復材是國內率先實現汽車領域碳纖維復合材料零部件大批量生產的高科技企業，公司擁有VARI、RTM、預浸料袋壓（OOA）、預浸料模壓、熱壓罐、拉擠等傳統工藝，以及濕法模壓、HP-RTM、Surface-RTM等新型工藝的研發、試制及量產能力，通過多個項目的量產交付，實現了碳纖維復合材料在汽車領域的規模化、快速化、自動化生產。

 

參觀名額有限，先到先得！

18653463667 于 珍