汽车油箱材料怎么样

为了轻量化的需要，越来越多的汽车零件由金属零件改为塑料零件，甚至一些底盘零件也开始出现塑料。

上一期《用工程塑料做汽车悬架》，靠谱吗？我给你做了技术演示和分析。

因为这个话题争议比较大，所以今天我们继续这个，说说其他部分的塑化。

今天的话题也是“大件”。就乘用车而言，50L左右的容积，也难逃被轻量化的命运。没错，是关于塑料油箱的。

油箱也赶上了塑料化的趋势。

一开始油箱是用冷轧钢板焊接而成，结构比较简单。但是随着乘用车越来越低，对底盘平整度的要求也越来越高，这对油箱的布局提出了很大的挑战。

因此，欧洲油箱制造商Cautes在20世纪60年代就开始探索塑料油箱之路。他们开发的高密度聚乙烯(HDPE)材料由于稳定性好、重量轻，仍然是塑料油箱的主要材料。

1964年，德国考特斯公司研制出世界上第一个汽车用塑料油箱。1973年，HDPE油箱应用于大众帕萨特，成功实现量产。

就大家的燃油经济性来说，HDPE材料的密度只有0.95g/cm3，而金属钢的密度是7.85 g/cm3，两者的密度比是8倍。即使塑料油箱为了保证强度而比金属油箱厚，同样体积的塑料油箱也比金属油箱轻50%~60%。

但是，事情总有一个接受的过程。早前有这样一个理论:塑料材料便宜是有道理的，金属油箱肯定比塑料油箱贵。可以得出结论，厂商为了节约成本“减少了配置”。

其实实际情况正好相反，因为塑料油箱形状复杂不规则，前期研发成本高，还有昂贵的成型设备和检测设备。成本狂热的雷克萨斯、丰田等品牌长期以来都在逆势使用铁皮油箱，今天解决了这个事情。

关于油箱的发展，大致可以画出三个阶段，从金属油箱到塑料油箱，从单层塑料油箱到多层塑料油箱。你可能会问，为什么会有多层油箱？要从塑料油箱的短板说起。

塑料油箱并不完美，比如在抗燃油渗透方面就比金属油箱差。通常情况下，人们对燃油渗透的抵抗力可能不是很强。上面说的是，由于行驶过程中油箱内部压力的不断变化，燃油分子倾向于向塑料油箱外部扩散渗透。

国家排放法规要求车辆排放限值为700毫克/天。但由于HDPE的分子结构，单层塑料油箱不能有效地阻隔燃油分子的渗透，因此无法满足法规要求。为了解决渗透性问题，现有的塑料油罐都采用多层壳体结构，中间有阻隔层。

塑料油箱中间的阻隔层是EVOH(乙烯/乙烯醇共聚物)，对汽油分子的阻隔性很强，可以大大提高塑料油箱的抗渗透能力。

塑料燃油箱的安全性和产品性能

了解了塑料油箱的发展历史，使用上的优势，以及消费者的一些顾虑，我给大家做了如下梳理。

1)碰撞安全性和防火性能

与塑料相比，金属材料的坚固性会给人带来安全感。当发生追尾或碰撞事故时，油箱在受到冲击时可能会被挤压、变形甚至开裂，一旦溢油被点燃，后果不堪设想。

由于金属和塑料的材料特性不同，两种材料受到冲击时的情况肯定是不一样的。

但是，和我们想象的不一样，金属油箱一般都是焊接的，焊接的部分是最薄弱的部分。被撞时，焊接部分更容易断裂，更重要的是金属碰撞很可能产生火花，非常危险。因此，金属油箱通常位于前后桥之间，降低了追尾或正面碰撞时油箱被挤压进而燃烧爆炸的风险。

由于塑料油箱采用高性能工程塑料为原料，抗冲击能力不亚于金属材料。更重要的是，塑料油箱采用一体吹塑成型，即像鸡蛋壳一样，缝合紧密，在-40℃和90℃的极端温度下仍能保持良好的弹性和刚性，这是金属油箱所不具备的优势。

当然，理论还得在实践中检验和论证。为了验证油箱的抗力，产品开发时会进行一些冲击试验，如抗冲击试验、角锤冲击试验等，用来评估油箱在受到外部能量冲击后能否保持完好。

抗冲击试验是验证油箱在突然正面撞击后是否会破裂。需要将塑料油箱固定在滑轨上，然后用液压直线执行机构对油箱前后进行冲击测试。最大冲击加速度可达100G。

角冲击是考核塑料油箱的低温抗冲击性能。将塑料油箱放置在-40℃的低温环境中24小时，然后用角锤冲击试验机对油箱的易损部位进行30J能量的冲击。

考虑到外部起火的极端情况，还对塑料油箱进行了耐火性测试。即使塑料油箱真的意外着火，油箱也只是逐渐开始融化，根本没有足够的时间让它受热膨胀爆炸，所以大家完全没有必要担心塑料油箱的安全性。

油箱预热后，直接暴露在自由燃烧火焰中60s，再用阻燃隔离罩间接燃烧。完成所有步骤后，观察燃油箱的泄漏情况。

2)产品性能

虽然安全是我们首先考虑的，但也不能以牺牲产品质量为代价。当油箱由金属改为塑料，会影响哪些性能？

汽车油箱根据材质不同，一般可分为单层塑料油箱、多层塑料油箱和金属油箱。通过不同材质油箱的特性可以发现，塑料油箱的耐腐蚀性能非常优异。

金属油箱生锈并不是什么新鲜事。虽然表面经过了镀镍镀锌处理，但是由于位于车底，所以不可避免的会生锈，所以生锈是很常见的。此外，汽油中还经常混入杂质。金属钢材经过长时间浸泡，可能会逐渐腐蚀产生杂质，堵塞油路。

相比之下，塑料油箱非常适合在污染严重的地区使用，因为它们对酸、碱、盐等具有耐腐蚀性。远远大于钢板。

虽然金属和塑料的材料特性差异导致油箱产品性能不同，但是用塑料油箱代替金属油箱并不会降低油箱的性能。在进入市场之前，需要进行严格的性能测试，如油箱盖的密封性、振动耐久性测试、耐压测试等多项测试，以确保其足够可靠。

振动耐久性试验:向油箱中加入额定容量的水，密封所有进出口，然后分别在水平和垂直方向进行振动耐久性试验。必须观察油箱是否有裂纹或渗漏。

由于与地板相连，油箱的振动冲击还是很强的，这种测试有很强的实际参考意义。

压力试验:向油箱中加入额定容量的水，保持环境温度为50℃，密封所有进出口，向油箱施加30kPa的压力，保压5小时，检查油箱是否泄漏。

就像人的肺一样，大家也会担心油箱会不会承受不住压力，有一天会泄气。压力测试用于评估油箱的密封性是否足以承受压力。

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如今汽车的塑化已经成为一大发展趋势，汽车的材质也在逐渐从金属向塑料转变。要知道塑料比金属轻很多，可以大大减轻车身重量，降低制造成本。

上世纪70年代，塑料在汽车总质量中的使用比例仅为2% ~ 3%，现在已经翻倍至8%~10%。可以说，汽车用的塑料越多，汽车制造技术就越先进。

从油箱升级的过程中，我们可以看到汽车技术发展的缩影。虽然塑料材质看起来很便宜，但所有用于造车的工程塑料都经过了严格的性能测试，所以没必要“谈塑色变”。