在國(guó)內(nèi)的各大中、重卡車品牌之中,歐曼是將塑料材料應(yīng)用于外飾件最早的汽車廠商之一。早在2003年,歐曼進(jìn)軍重卡市場(chǎng)時(shí),其外飾件就幾乎全部采用了塑料材料。而包括一汽、二汽和重汽等在內(nèi)的其他幾大中、重卡品牌在這方面的關(guān)注和應(yīng)用相對(duì)滯后,塑料材料在外飾件的應(yīng)用也均偏低,僅部分車型前翼子板、前面罩和散熱格柵等少量制品應(yīng)用了塑料材料。
直到2005年,隨著鋼材、柴油等原材料成本和使用材料成本的不斷提高,國(guó)家對(duì)超載的嚴(yán)查,以及用戶對(duì)整車載貨量提出了更高的要求,各大中、重卡車整車廠開始將整車降重作為重點(diǎn)工作目標(biāo),才有效改善了塑料材料在中、重卡車外飾件的應(yīng)用現(xiàn)狀,進(jìn)而使得塑料材料在中、重卡車外飾件的應(yīng)用得到了長(zhǎng)足發(fā)展。
塑料在外飾件的具體應(yīng)用情況及工藝要求
塑料材料應(yīng)用于外飾件的主要目的是通過以塑代鋼來減輕汽車的自重。目前,塑料材料已廣泛應(yīng)用于保險(xiǎn)杠、前面罩、導(dǎo)流板、散熱器格柵、擋泥板、腳踏護(hù)罩和車門裝飾板等主要制件。然而,每個(gè)制件對(duì)塑料材料的工藝要求有所不同,下面我們就上面提到的幾個(gè)制件來加以分析。
1、保險(xiǎn)杠等前圍制品
汽車保險(xiǎn)杠是在汽車前部與外界發(fā)生碰撞時(shí)給車身以緩沖保護(hù)的裝置。近幾年開發(fā)的新款車除部分自卸車保險(xiǎn)杠采用金屬鋼板制成外,牽引車和平板車均已采用塑料材料,可選用的材料有金屬骨架+改性PP、SMC+PP和SMC片體模壓玻璃鋼等,而目前以SMC片體模壓玻璃鋼為主。若保險(xiǎn)杠用量不大時(shí),可選用耐熱溫度不低于80℃的RTM玻璃鋼材料。
保險(xiǎn)杠應(yīng)當(dāng)具有一定的剛度和強(qiáng)度。一般,一輛汽車應(yīng)當(dāng)能夠在不小于5%的坡面路面(干的水泥或?yàn)r青路面)向上推行另一輛同噸位的滿載汽車,并同時(shí)保證保險(xiǎn)杠無明顯變形,這就對(duì)塑料保險(xiǎn)杠的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及工藝提出了要求。以SMC片體模壓玻璃鋼保險(xiǎn)杠設(shè)計(jì)為例,其具體要求如下:
(1)壁厚:成型工藝不同,對(duì)塑料保險(xiǎn)杠的壁厚要求也各不相同。一般,SMC成型工藝要求塑料保險(xiǎn)杠的厚度為3mm左右,RTM成型工藝為5mm左右,而塑料材質(zhì)通常取3~4mm。同時(shí),還應(yīng)盡量保證壁厚均勻一致,以避免因壁厚變化造成縮孔、氣泡和塌坑等缺陷影響質(zhì)量。如結(jié)構(gòu)需要,壁厚不均勻度應(yīng)控制在1:1.5~1:2這一范圍內(nèi)。
(2)加強(qiáng)筋:保證塑料件的強(qiáng)度和剛度,同時(shí)又不致使塑料件的壁厚過厚,可在塑料件的適當(dāng)部位設(shè)置加強(qiáng)筋。若實(shí)際要求必須采用較高的筋時(shí),可采用縱橫交錯(cuò)的筋構(gòu)成。筋的高度一般不超過40mm,尖端厚度應(yīng)維持在1.2~2mm之間,并取合理的脫模斜度,以利于模具的加工和制成品脫模。為避免保險(xiǎn)杠的外表面出現(xiàn)縮痕影響外觀,加強(qiáng)筋的壁厚一般不超過被加強(qiáng)塑料件壁厚的1/2。
(3)脫模斜度、方向及分型面:為便于出模,塑料件必須具有足夠的脫模斜度,一般取脫模斜度為10°~30°。脫模斜度最好與脫模方向及分型面同時(shí)確定,三者確定時(shí)應(yīng)本著分型面簡(jiǎn)單的原則,盡量減少分型面處的飛邊現(xiàn)象對(duì)零件質(zhì)量的影響。
圖1 通孔式連接方式效果圖
(4)功能要求:塑料保險(xiǎn)杠的設(shè)計(jì)要盡可能地實(shí)現(xiàn)前照燈調(diào)光的便捷性(如圖1所示);需要考慮前照燈維修更換燈泡時(shí)的可接近性;需要考慮是否增加大燈的防塵及防泥水等措施。在設(shè)計(jì)的過程中,還需考慮塑料保險(xiǎn)杠及其骨架制造、裝配累積誤差,以避免產(chǎn)生如與周邊零部件的間隙、階差過大等影響整車質(zhì)量的缺陷,為此設(shè)計(jì)時(shí)要盡可能地減少中間裝配鏈,并盡可能運(yùn)用工裝保證整車質(zhì)量。
(5)安裝方式:塑料保險(xiǎn)杠的安裝方式通常有兩種,一種為通孔式,另一種為預(yù)埋嵌件式。前者的位置選擇一定要合適,否則會(huì)對(duì)外觀產(chǎn)生一定的影響。后者由于嵌件結(jié)構(gòu)沒有通孔式結(jié)構(gòu)牢固,安裝點(diǎn)要多于前者。兩種結(jié)構(gòu)在中、重卡車上均有應(yīng)用。具體如圖1和圖2所示。
圖2 嵌件式連接效果圖
(6)安裝定位面:保險(xiǎn)杠安裝定位面的選擇,應(yīng)盡量選擇大的固定面,并盡可能與周邊其他車身部件,如腳踏護(hù)罩等選擇同一基準(zhǔn)面,這樣可以避免因基準(zhǔn)面的裝配誤差而導(dǎo)致的保險(xiǎn)杠的裝配誤差。
(7)表面處理:SMC材質(zhì)可采用亞光漆處理,多噴涂與本體相同的顏色;改性PP保險(xiǎn)杠可通過材料本身調(diào)成黑色或灰色等顏色,也可噴涂與本體相同的顏色,并多加皮紋處理。
前翻轉(zhuǎn)蓋板、導(dǎo)流罩和導(dǎo)流板可選用與保險(xiǎn)杠相同的塑料材料。一般,前面罩多采用SMC片體模壓玻璃鋼,而導(dǎo)流罩和導(dǎo)流板由于生產(chǎn)量相對(duì)較少,多采用L-RIV成型工藝和RTM成型工藝。
2、擋泥板
擋泥板是保護(hù)其他道路使用者盡可能地不受到汽車車輪甩出的石子、泥沙、冰雪及水等雜物襲擊的配件,因此,擋泥板應(yīng)具有較好的低溫沖擊性、耐熱性、較好的抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、耐撕裂強(qiáng)度以及適當(dāng)?shù)挠捕取?/P>
根據(jù)使用位置的不同,擋泥板可采用的材料包括改性PP、PU、ABS樹脂、SMC、復(fù)合聚丙烯、碳纖維增強(qiáng)塑料以及PP合金等材料。其中,應(yīng)用最廣的是改性PP和PP合金,部分產(chǎn)品由于強(qiáng)度的要求而多采用SMC和ABS樹脂。
一般,部分簡(jiǎn)單制品,如擋泥皮等可采用壓注工藝進(jìn)行生產(chǎn)。而對(duì)于改性PP、PP合金擋泥板,則應(yīng)通過注塑工藝來生產(chǎn),設(shè)計(jì)時(shí)的結(jié)構(gòu)及具體工藝性要求是:擋泥板的壁厚控制在2.5~4mm;盡量避免增加成型時(shí)間,并使用長(zhǎng)而細(xì)的加強(qiáng)筋,從而保證在材料的流動(dòng)過程中不影響氣體的排出;脫模斜度的最佳取值為2°,同時(shí)應(yīng)避免每邊的脫模斜度小于1°;內(nèi)部圓角半徑不能過小,一般最小內(nèi)部圓角半徑不應(yīng)小于1mm;表面多采用皮紋處理。
3、散熱器格柵
圖3 散熱器格柵
散熱器格柵是發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻通風(fēng)用格子狀部件,其作用是在汽車行駛的過程中,將迎面風(fēng)導(dǎo)入發(fā)動(dòng)機(jī)室來冷卻發(fā)動(dòng)機(jī),并在停車時(shí)散發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量,還可保護(hù)散熱器及外裝飾件。選用散熱器格柵的材料應(yīng)具有強(qiáng)度高、剛性好、韌性好、耐振動(dòng)、耐低溫沖擊、耐熱和耐候等特性。根據(jù)車型的不同要求(尤其是耐熱性),散熱器格柵可采用耐熱性ABS、改性PP、PC/ABS、PA+40%GF以及SMC等材料。目前,應(yīng)用較多的是耐熱性ABS和改性PP材料。
4、角板、車門外裝飾板
此類部件通常裝配于白車車身上,往往取決于整車的造型,且需承載一定的作用力,因此多采用ABS、SMC以及PC/ABS等材質(zhì)。
5、腳踏護(hù)罩
腳踏護(hù)罩根據(jù)其功能的不同,所采用的材質(zhì)也不盡相同。僅作為裝飾件時(shí),腳踏護(hù)罩多采用改性PP材質(zhì),而承載力時(shí)則多采用PP+玻璃纖維、ABS+玻璃纖維和SMC片體等材料。
外飾件塑料制品的性能要求
中、重卡車對(duì)外飾件中塑料制品的要求很高,具體性能要求如下:耐寒(-40℃)、耐熱(90℃)且耐冷熱循環(huán);具有很好的耐大氣老化性能:經(jīng)3 000h氙燈/淋雨測(cè)試后無變形,且不發(fā)生龜裂褪色等現(xiàn)象;具有振動(dòng)可靠性和振動(dòng)耐久性(前保險(xiǎn)杠的振動(dòng)頻率可選用15 Hz);落下沖擊(-40℃溫度條件下,重達(dá)350g的鋼球)不得有破裂、變形等現(xiàn)象;嵌件的連接強(qiáng)度要求非常高,即嵌件的拔出力≥400N,最大承受扭距≥35Nm。
國(guó)內(nèi)外飾件塑料制品應(yīng)用中存在的問題
與國(guó)外相比,由于國(guó)內(nèi)將塑料材料應(yīng)用于汽車外飾件的時(shí)間不長(zhǎng),發(fā)展還不成熟,在具體的應(yīng)用實(shí)踐過程中還存在一定的問題,現(xiàn)總結(jié)如下:
1、目前,國(guó)內(nèi)塑料生產(chǎn)企業(yè)尚未掌握大部分高性能塑料材料的生產(chǎn)技術(shù),塑料原料往往只能進(jìn)口,無形中增加了生產(chǎn)成本,從而導(dǎo)致性能良好的塑料制品不能及時(shí)應(yīng)用到國(guó)內(nèi)整車外飾上。
2、專用塑料生產(chǎn)企業(yè)所生產(chǎn)的原料其性能和質(zhì)量的穩(wěn)定性參差不齊,導(dǎo)致塑料材料性能不穩(wěn)定,再加上塑料制品加工企業(yè)添加劑添加量及質(zhì)量不同,最終導(dǎo)致整車外飾件塑料制品的質(zhì)量存在一定的不穩(wěn)定性。
3、專用的塑料牌號(hào)較少,不能充分滿足選材的要求,因此整車廠還需要通過摸索過程來制定自己的選材標(biāo)準(zhǔn)。
4、雖然應(yīng)用于汽車領(lǐng)域的新材料和新技術(shù)層出不窮,但許多新材料到目前為止還并未應(yīng)用于國(guó)內(nèi)中、重卡車的外飾件,如塑料擋風(fēng)玻璃等部件。
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