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《乘用车用橡胶与轻量化》编著委员会

主 编 李志虎

参 编 贺丽丽 李书鹏 方基永 李祖彬 李国林 刘 婷

孟召辉 郑芳芳 付晓敏 郭 燕 张 娜 杨晓锋

崔永瑞 /CNmoUEThOiWy1vjliOd0xjtO8jnmLMtdTMqFzix5cuJMnPKrh3JdUjQx1Vy96j7



丛书序
Preface

经过20余年的快速发展,我国汽车产业正由产销量持续增长向结构调整和转型升级转变,自主品牌汽车的品牌价值和品质不断提升,新能源汽车的市场份额和总量不断扩大。从技术的发展趋势来看,受能源革命、信息革命和材料革命的影响,汽车产业正迎来百年未遇的大变革,汽车产品“电动化、智能化、共享化”的发展趋势明显。轻量化作为支撑汽车产业变革的重要技术手段,是推进汽车产品节能减排的一项关键共性技术。汽车轻量化是指在保证汽车综合性能指标的前提下,采用科学的方法降低汽车产品重量,以达到节能、减排的目标。目前,轻量化已成为国内外汽车企业应对能源、环境挑战的共同选择,也是汽车产业可持续发展的必经之路。它不仅是节能减排的需要,也是汽车产业结构调整的需要。

近10年来,我国汽车轻量化取得了快速的进步和发展,突破了汽车高强度钢、先进纤维增强复合材料、轻量化结构设计等一系列关键技术,积累了丰富的经验,轻量化产品开发体系基本形成,汽车产品轻量化水平也不断提高,与国际先进水平的差距逐渐缩小,同时,也培养出了一批年轻的、掌握核心技术的工程师。然而,随着轻量化工作不断深入,轻量化技术开发与产业化应用已进入了“深水区”,加快工程师的专业培养和基础技术、数据积累已迫在眉睫。

为此,中国汽车工程学会(以下简称“中汽学会”)和汽车轻量化技术创新战略联盟(以下简称“轻量化联盟”)共同策划了“汽车轻量化技术与应用系列丛书”,计划用3~5年时间,组织汽车企业、材料企业、汽车零部件企业等100多名一线技术专家,在分析大量轻量化案例的基础上,编写包括轻量化材料、结构设计和成形(型)工艺等不同技术领域的系列专著,如《汽车用钢板性能评价与轻量化》《乘用车内外饰材料与轻量化》《乘用车用橡胶与轻量化》等,以指导年轻工程师更好地从事汽车轻量化技术开发与应用工作。

书籍是知识传播的介质,也是人才培养及经验积累和传承的基础。本套丛书秉承中汽学会和轻量化联盟推动汽车产业快速进步和发展的理念,主要面向国内从事汽车轻量化工作的年轻工程师而编写,同时,也为从事汽车轻量化的研究的人员提供参考。


2019年7月23日于北京 OeJG50UXtA0yG+tdHq5y59AIG9waGe7cgIbY87mER3SIJXM2rWtZrz1ZOC+FXEYm



前言
Perface

橡胶是一种具有可逆形变的高弹性聚合物材料。由于橡胶具有高弹性、低模量、黏弹性、多向形变等性能,因而得以在工业中大量使用,其中,汽车是橡胶零件重要的应用领域。

作为汽车材料的重要组成部分,一般来说,每辆汽车大约要使用300~500个橡胶件,重50~80kg,占整车重量的5%左右。2018年,中国汽车全年销量约2800万辆,按每辆车使用橡胶的重量为70kg计算,全年新车消耗橡胶约200万t,这不包括大量的二手市场的汽车配件、专用车、微型电动车和出口零件等。

橡胶零部件的质量对整车性能有着举足轻重的作用。随着人们对汽车的需求越来越大,对汽车的性能要求也越来越高。舒适、节能、环保、耐久、可靠等汽车的内在品质,逐渐成为影响人们购车的重要因素。橡胶的使用能有效提升整车的舒适、安全、耐久、可靠等性能。

汽车的舒适性离不开橡胶零件的应用。由于橡胶具有极佳的弹性,可用于各种减振、缓冲等零部件,通过在两个碰撞物体之间放置缓冲橡胶,可有效降低碰撞时产生的冲击力、噪声等。汽车上常见的缓冲降噪橡胶件有轮胎、橡胶悬置、衬套、缓冲垫和密封件等。各种橡胶密封件,除了能减振降噪外,其主要作用是密封。如门窗密封条,能有效地对门窗缝隙进行密封,使车内免受外界恶劣环境的影响,确保车内环境的舒适性。

汽车的安全、耐久、可靠等性能也离不开橡胶零件的应用。减振缓冲橡胶件,避免了各种零件之间的硬碰撞、硬冲击,从而提高零件的使用寿命;橡胶的弹性,确保了零件的密封性,确保不会发生液体泄漏;橡胶防尘罩,能够保证在运动状态下的内部环境不受外部污染……

总之,橡胶零件的使用对提升整车性能具有重要的作用,但遗憾的是国内主机厂、橡胶零件厂家等并未对橡胶材料或零件给予应有的重视。很多主机厂和橡胶零件厂家,并没有建立完整的橡胶材料/零件开发体系,也没有专门的从事橡胶材料/零件方面工作的技术人员,缺乏相应的技术标准、专业技术文件等。特别是在新能源汽车进入快速发展的几年间,国内如雨后春笋般地成立了上百家新能源汽车企业。这些新成立的企业往往存在研发团队体系不够健全,研发实力比较薄弱等问题,在新能源汽车用材料开发方面,基本没有或仅有很少的专业材料工程师,更不用说配备橡胶材料的技术人员。但橡胶材料/零件对整车的性能极其重要,不建立橡胶材料/零件的开发体系,不控制橡胶材料/零件的质量,就难以造出真正高质量、高水平的汽车。

另外,国内汽车用橡胶研究方面的书籍比较匮乏。比较系统地介绍橡胶基础理论知识的书,主要都是20世纪80年代左右的书籍。近十几年,尽管国内也有一些系统介绍橡胶的书籍,但对于汽车用橡胶材料/零件开发来说,这些书籍缺乏针对性,或没有和汽车零部件有机地结合起来,难以有效地指导汽车橡胶材料/零件的开发。

本书作者一直从事汽车用橡胶方面的研发工作,根据汽车用橡胶材料的研发经验,曾在2017年出版了《汽车用橡胶零件失效分析及预防》,主要从橡胶零件失效分析的角度对汽车用橡胶零部件的材料选用、失效分析和预防等方面进行综合阐述。

考虑到轻量化是近几年汽车开发过程中最重要的技术之一,轻量化开发体系已经融入汽车开发之中。高强度钢替代传统钢材、镁铝合金替代黑色金属、塑料替代金属、碳纤维复合材料替代金属等,这些轻量化方案/方向的轻量化效果明显,技术相对成熟,也做出了成果。但真正的汽车轻量化,不能仅仅局限于一些大件或效果明显的零件上,而应该融入每一个零件的开发过程中,无论是钢铁、镁合金件,还是塑料、橡胶、皮革面料件,都有自己独特的轻量化设计技术,只有做到件件斟酌、“斤斤计较”,才能真正实现汽车的轻量化。橡胶零件由于尺寸相对较小,往往不受重视,橡胶的轻量化也往往被忽略,国内也几乎没有专门介绍车用橡胶轻量化的书籍,但实际上,橡胶零件的轻量化技术,很多都没有被挖掘出来,橡胶零件的轻量化应该在整车的轻量化中发挥更大的作用。正因为如此,本书还对橡胶的轻量化技术做了专门的系统分析,希望能给汽车或橡胶方面的技术人员提供一些帮助。

本书主要分为4章。

第1章为乘用车轻量化概述,由贺丽丽等人编写。该章主要介绍了乘用车的轻量化意义、轻量化材料及应用现状等。

第2章为乘用车用橡胶介绍,由李书鹏、方基永等人编写。该章主要从橡胶的特点与分类、常用橡胶介绍、橡胶材料的常用性能等方面,对橡胶的基本知识进行介绍。

第3章为乘用车用橡胶零件及选材,主要由李志虎等人编写。该章是本书的重点,对轮胎、管路、密封件、减振件、表皮护套等橡胶零件的材料性能要求、材料选用、标准和发展趋势等进行系统而全面的分析。

第4章为乘用车用橡胶零件的轻量化,主要由李志虎等人编写。该章从材料、结构、工艺等方面对橡胶零件的轻量化进行了分析。

最后,由于本书中材料相关的专业术语及简写代码比较多,为让读者更好地理解本书内容,附录部分对书中出现的与材料相关的专业术语及简写代码做了统一整理。

除本书作者及工作团队多年的成果外,本书还引用了国内外大量的参考文献和行业专家的研究成果,以及上下游企业的合作成果,在此一并表示感谢。参考文献如有遗漏之处,请批评指正。

在编写本书过程中,得到了中国汽车工程学会、汽车轻量化技术创新战略联盟、中国汽车材料网等的大力帮助,在此表示感谢。

本书主要读者对象为在汽车行业的产品工程师、材料工程师、质保工程师,以及橡胶零件企业的材料工程师、工艺工程师、质保工程师等。对于其他与橡胶相关的技术人员,本书亦有较大的参考作用。本书也可作为高校相关专业的教学辅导教材、专业培训教材等。

本书涉及多个领域的知识,如新能源汽车的发展现状及趋势、零件结构及性能、使用环境及标准要求,橡胶材料的基本性能、应用、标准要求等,以及轻量化方面的知识,由于作者水平有限,错漏之处在所难免,恳请读者批评指正。

谨以此书献给为汽车橡胶材料开发及应用的广大业内同行!


2019年2月 OeJG50UXtA0yG+tdHq5y59AIG9waGe7cgIbY87mER3SIJXM2rWtZrz1ZOC+FXEYm

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