滚塑燃油箱在商用车的应用研究

孟拥军，宋博，史永刚，郭斌

（陕汽集团陕西华臻车辆部件有限公司，陕西 西安 710200）

前言

随着汽车工业的快速发展和汽车环保要求的不断提升，燃油箱作为汽车部件中重要的安全检查和法规件，对其进行结构优化和性能提升成为汽车制造商主要研究和解决的问题。

1 滚塑燃油箱发展趋势及特点

1.1 燃油箱现状

目前前大多数燃油箱主要以铝合金为主，如3303、5052，其特点是体积大，成型容易，耐腐蚀，模具成本相对较低，主流配置仍然使用这种大容量、刚度和强度较好的金属油箱。但是在受到撞击时，容易发生断裂、漏油，意外失火的可能性大大增加，引发二次伤害；油箱焊接成型的，焊接缝较多，在受到撞击时容易发生断裂，同时油箱在使用的过程中，由于腐蚀、氧化等问题造成的油箱渗漏问题较多。

由于在整车布置时各种异形的空间对于金属制造的油箱在成本和可加工性方面，产生了难以逾越的屏障。整车份量重，整车能耗高，承受高温灼烤能力较差，容易发生损坏、漏油、爆炸。这些特点都使得铝合金油箱的普及和发展受到一定的限制。

相比之下，塑料油箱以其更好的安全性、更强的耐腐蚀性和使用寿命长等优点脱颖而出，汽油化学分子结构与 PE类似，根据相似相容原理，采用普通聚乙烯容量储存这类溶剂时，其有效成分会湿润 PE油箱表面，逐渐扩散到容器内部并渗透到外界而气化损失掉，这也就是PE燃油箱的缺点，即其对燃油有效成分的阻渗性能低。

因此，塑料燃油箱应采用高阻隔性树脂。本文就塑料油箱的发展、设计特点、工艺改善、生产方法及应用展望做一下介绍。

1.2 滚塑燃油箱特点

目前滚塑油箱采用低密度聚乙烯（PE）作为原材料，由于 PE的热塑性显著，所以燃油的成型工艺有吹塑成型、滚塑成型、注射成型、真空吸塑成型等多种形式[1.2]；滚塑成型由于其制品壁厚均匀、易于在内部安装金属类紧固件、模具简单等特点成为主流的成型形式。

制品成型后，由于其材料本身特点，可以根据要求成型不规则形状的制品，同时相比铝合金油箱具有耐冲击、抗变形、轻量化等特点。

同时具有成型简单、效率高、密封性好等性能特点。

2 滚塑油箱的设计及工艺特点

2.1 设计特点

与传统铝合金产品相比，滚塑燃油箱有足够的空间为燃油供给系统提供相应的工作介质，但是由于整车布局和安装空间的限制，滚塑油箱外形多以异形曲面为主，最大限度利用有限空间。在利用空间充足时，在设计时也应充分考虑整车的布局和整车贴合部位的要求。同时应主要急剧尺寸变化和短距离内有较大改变下，尽可能增加其变形过渡量，以减缓形变。

在车辆运动同方向，应考虑内部工作介质对油箱壁的冲击力，必要情况下设计缓冲板或者或者防浪板，以减少车辆在急速加速、减速情况下工作介质对油箱的冲击。

在传感器和加注口设计，传感器浮子距离油箱底部不小于4mm，距离顶部大于等于10mm，同时注意传感器浮子与相邻的部件距离大于 25mm，防止在运动的过程中导致浮子卡滞，造成仪表油量显示失真。

图1 油箱结构

油箱本体各个面上都设有加强筋结构，所述油箱本体设有专用箍带槽，所设箍带槽内部含有布孔的阻尼防撞挡板，所述的油箱本体为一体成型。滚塑前，在模具内箍带槽部提前嵌入阻尼防撞挡板，滚塑燃油箱一体成型的，工艺简单，加工方便。

阻尼防撞挡板选用不锈钢材，不锈钢具有耐腐蚀、强度高的特点，当箍带作用于箱体箍带槽时，内部阻尼防撞挡板起到支撑作用，从而达到避免箱体由于箍带作用而变形的情况发生。

2.2 工艺成型特点

滚塑又称旋转成型、旋转浇铸成型。一种热塑性塑料中空成型方法。即先将粉状或糊状物料注入模内，通过对模具的加热和纵横向的滚动旋转，使物料借自身重力作用和离心力作用均匀地布满模具内腔并且熔融，待冷却后脱模而得中空制品。

滚塑适于成型各种复杂形状的中空制件，滚塑成型过程中，物料是逐渐涂覆、沉积到模具的内表面上的，制品对于模具型腔上的花纹等精细结构有很强的复制能力。

塑制品的壁厚比较均匀且倒角处稍厚，故能充分发挥物料的效能，有利于节约原材料，并且提升产品性能。

滚塑模具成本低，同等规格大小的产品，滚塑模具的成本约是吹塑、注塑模具成本的1/3到1/4，适合成型大型塑料制品。滚塑可以安置各种镶嵌件，形成全封闭产品。

3 滚塑油箱工艺介绍

滚塑成型工艺的方法是先将塑料加入模具中，然后模具沿两垂直轴不断旋转并使之加热，模内的塑料在重力和热能的作用下，逐渐均匀地涂布、熔融粘附于模腔的整个表面上，成型为所需要的形状，给冷却定型而制得[4]。

滚塑油箱从内壁到外壁材料依次为：基层：PE(38%)、粘接层：改性PE(2%)、功能层：特种树脂(3%)、粘接层：改性PE(2%)、回收料层：回收料(43%)、装饰层PE(12%)。注：百分比为体积比值。

滚塑成型工艺中只要求机架的强度足以支承物料、模具及机架自身的重量，以防止物料泄漏的闭模力；并且物料在整个成型过程中，除自然重力的作用外，几乎不受任何外力的作用，从而完全具备加工制造的方便，周期短，成本低的优势[3.4]。

滚塑成型工艺中的产品极易变换颜色，而且可以实现中空无焊缝，这样就提升了产品的密封性能和防渗漏性能，同时根据设计要求可以在模具表面设计花纹、图案、字符等，满足不同顾客对制品的不同需求。

滚塑制品的壁厚比较均匀且倒角处稍厚，在生产的过程中原材料利用率较高，原料浪费较少；同时，在滚塑成型过程中，没有飞边、浇注口、冒口等产品，有效降低了材料浪费，因此该工艺对于原材料的利用率较高。

4 结论

从金属油箱到铝合金油箱再到塑料油箱，燃油系统逐渐向轻量化、抗冲击变形和紧凑型方向发展，其中燃油箱材料成为各个制造企业研究探索的主要方向。

随着滚塑油箱技术的不断提高和规模化推广应用，滚塑燃油箱的要求和性能也面临这进一步提升，滚塑燃油箱也面临这更多机遇和挑战。

[1] 臧群传,黄玉强,刘春阳,等.汽车塑料油箱应用现状与发展趋势.中国塑料.1998.（5）:1-8.

[2] 颜发清.塑料燃油箱在汽车工业中的应用于发展趋势[J].汽车研究与开放,材料与工业.1999年第5期.

[3] 彭少贤,陆昶.汽车用塑料油箱的阻隔技术[J].现代塑料加工应用.2000年12月.

[4] 陈昌杰,等.塑料滚塑与搪塑[M]北京:化学工业出版社.1997.6（4）：32-35.