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汽车塑料保险杠的薄壁化如何实现

2018-12-11

汽车保险杠是汽车上比较大的饰(shi)件之一,它具(ju)有(you)安全性(xing)、功能性(xing)和装饰(shi)性(xing)三大主要功能。

汽(qi)车保险(xian)杠的轻(qing)(qing)(qing)量(liang)(liang)化主要(yao)(yao)有(you)三种途径:材(cai)料轻(qing)(qing)(qing)量(liang)(liang)化、结构优(you)(you)化设计以(yi)(yi)及制(zhi)造工(gong)艺创新(xin)。材(cai)料轻(qing)(qing)(qing)量(liang)(liang)化一(yi)般指的是在一(yi)定条件(jian)下(xia)用密度比(bi)较低的材(cai)料替代(dai)(dai)原来的材(cai)料,比(bi)如以(yi)(yi)塑代(dai)(dai)钢(gang);保险(xian)杠轻(qing)(qing)(qing)量(liang)(liang)化的结构优(you)(you)化设计主要(yao)(yao)有(you)薄壁化技术(shu);制(zhi)造新(xin)工(gong)艺有(you)微发泡材(cai)料以(yi)(yi)及气辅成型等新(xin)技术(shu)。

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塑料保险杠材料选材


塑(su)料因为(wei)有质(zhi)量轻(qing)、使用(yong)性能良(liang)好(hao)、制造简单(dan)、耐腐蚀、耐冲击、设(she)计自由(you)度(du)比较大等(deng)特点,被广泛应用(yong)于(yu)汽(qi)(qi)车(che)(che)工业上(shang),而且在汽(qi)(qi)车(che)(che)材料中所占(zhan)比例越来越大。一(yi)(yi)(yi)辆(liang)汽(qi)(qi)车(che)(che)上(shang)塑(su)料用(yong)量的(de)多少(shao)已经成为(wei)衡(heng)量一(yi)(yi)(yi)个(ge)国家汽(qi)(qi)车(che)(che)工业发展水平的(de)一(yi)(yi)(yi)个(ge)标准(zhun)之(zhi)一(yi)(yi)(yi) 。目前发达(da)国家生产一(yi)(yi)(yi)辆(liang)汽(qi)(qi)车(che)(che)所用(yong)塑(su)料已经达(da)到(dao)200kg,大约(yue)占(zhan)整(zheng)车(che)(che)质(zhi)量的(de) 20%左(zuo)右(you)。

塑料(liao)(liao)在(zai)我国(guo)汽车(che)(che)工业中(zhong)(zhong)应(ying)用比较晚(wan),在(zai)经济型轿(jiao)车(che)(che)中(zhong)(zhong)塑料(liao)(liao)用量仅有 50~60kg,中(zhong)(zhong)高级轿(jiao)车(che)(che)有 60~80kg,部分汽车(che)(che)能够(gou)达到 100kg,我国(guo)在(zai)生(sheng)产制造(zao)中(zhong)(zhong)型载货汽车(che)(che)时,每辆汽车(che)(che)约用 50kg 的塑料(liao)(liao)。每一辆汽车(che)(che)的塑料(liao)(liao)用量仅占汽车(che)(che)重量的 5%~10%。

保险杠的材料通常有以下要(yao)求(qiu):良好(hao)的抗冲击能(neng)力、良好(hao)的耐(nai)候性(xing)。良好(hao)的油漆(qi)附着能(neng)力、良好(hao)的流动性(xing)、良好(hao)的加(jia)工性(xing)能(neng)、价格低廉 。

据此,PP 类材(cai)(cai)料(liao)无疑是性(xing)(xing)价比最优的选择。PP 材(cai)(cai)料(liao)是一(yi)种性(xing)(xing)能(neng)比较(jiao)优良的通(tong)用塑料(liao),但 PP 本(ben)身的低(di)温(wen)性(xing)(xing)能(neng)和抗冲击(ji)能(neng)力比较(jiao)差,不耐磨,易老(lao)化并(bing)且尺寸稳(wen)定(ding)性(xing)(xing)也(ye)比较(jiao)差,因此通(tong)常用改(gai)性(xing)(xing) PP 做汽车保(bao)险杠生产材(cai)(cai)料(liao)。目前聚丙烯(xi)汽车保(bao)险杠专用料(liao)通(tong)常以 PP 为主材(cai)(cai)料(liao),并(bing)加(jia)入(ru)一(yi)定(ding)比例(li)的橡胶(jiao)或弹性(xing)(xing)体、无机填(tian)料(liao)、色母粒、助剂(ji)等材(cai)(cai)料(liao)经过混炼加(jia)工而成。 

保险杠薄壁化带来的问题及解决措施


保险(xian)杠薄壁(bi)化(hua)容(rong)易引(yin)起翘曲(qu)变(bian)形(xing),翘曲(qu)变(bian)形(xing)是内应(ying)力释放的结果。薄壁(bi)化(hua)保险(xian)杠在注射(she)成型(xing)的各(ge)个(ge)阶段中都会由于多种原因产生内应(ying)力。

一般主要包括取(qu)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)应力(li)、热(re)应力(li)以及脱模(mo)应力(li)。取(qu)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)应力(li)是熔体(ti)中的(de)纤维、大(da)分子链或(huo)链段沿(yan)着一定的(de)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)取(qu)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang),松弛不(bu)足(zu)而引(yin)(yin)起的(de)内引(yin)(yin)力(li)。取(qu)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)度(du)(du)与产品的(de)厚度(du)(du)、熔体(ti)温(wen)(wen)度(du)(du)、模(mo)具温(wen)(wen)度(du)(du)、注射(she)压力(li)、保压时间有(you)关。厚度(du)(du)越(yue)大(da),取(qu)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)度(du)(du)越(yue)低(di)(di);熔体(ti)温(wen)(wen)度(du)(du)越(yue)高,取(qu)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)度(du)(du)越(yue)低(di)(di);模(mo)具温(wen)(wen)度(du)(du)越(yue)高,取(qu)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)度(du)(du)越(yue)低(di)(di);注射(she)压力(li)越(yue)高,取(qu)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)度(du)(du)越(yue)高;保压时间越(yue)长,取(qu)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)度(du)(du)越(yue)大(da)。

热应(ying)力是是由于熔体的(de)温度较高而模具(ju)温度较低而形成较大的(de)温差,在靠近模具(ju)腔体区域熔体的(de)冷(leng)却速(su)度较快而产生分布(bu)不均匀的(de)机(ji)械内应(ying)力。

脱模应力(li)主要由于模具的(de)强度和(he)(he)刚度不足,在注射压力(li)和(he)(he)顶(ding)出(chu)力(li)的(de)作用下(xia)产(chan)生(sheng)弹性变(bian)形以及顶(ding)出(chu)杆分布排列(lie)不合(he)理时使产(chan)品(pin)顶(ding)出(chu)时受力(li)不均匀而产(chan)生(sheng)的(de)。

保(bao)险杠薄壁(bi)(bi)化还(hai)会有脱模(mo)(mo)困难(nan)的问题,由于壁(bi)(bi)厚表较(jiao)小且有较(jiao)小的收缩(suo)量(liang),使得(de)产(chan)品紧紧的粘附在(zai)(zai)模(mo)(mo)具上;由于注射速度比(bi)较(jiao)高,而(er)使得(de)保(bao)压时间控制(zhi)比(bi)较(jiao)困难(nan);比(bi)较(jiao)薄的壁(bi)(bi)厚和加强筋在(zai)(zai)脱模(mo)(mo)时也容易(yi)损(sun)坏。模(mo)(mo)具正常打开(kai)需要注射机能够提供(gong)足够的开(kai)模(mo)(mo)力(li),开(kai)模(mo)(mo)力(li)应该能够克服开(kai)模(mo)(mo)时的阻(zu)力(li)。

开模过程中需要克服的阻力有以下几种:

首(shou)先(xian)是需要克(ke)服直接开(kai)模(mo)(mo)力,开(kai)模(mo)(mo)时塑(su)料在平行于(yu)开(kai)模(mo)(mo)方向会有(you)一定的粘附(fu)力产生,这是由于(yu)模(mo)(mo)具冷却(que)时,塑(su)料件冷却(que)不足,型腔的弹(dan)性膨胀没有(you)完全恢复。这种(zhong)粘附(fu)力的大(da)小和(he)塑(su)料的性质、模(mo)(mo)具的表面质量(liang)、脱模(mo)(mo)斜度(du)等有(you)关(guan)。

此外还需要(yao)克服(fu)间(jian)接开模阻力(li),即克服(fu)开模时机动侧抽芯过程的(de)抽拔阻力(li)。

还要克服模(mo)具动(dong)模(mo)板和活(huo)动(dong)模(mo)板等机构运动(dong)产生的摩擦阻力。

最后还需要克服型腔(qiang)的参与(yu)压力(li)(li),开模时型腔(qiang)的压力(li)(li)可能不(bu)(bu)等于大(da)气压力(li)(li),型腔(qiang)内压力(li)(li)与(yu)外界压力(li)(li)不(bu)(bu)相等。

为了解决以上两大问题,需要适当改进模具(ju)(ju)的(de)(de)设计(ji)(ji)。选择合(he)适的(de)(de)模具(ju)(ju)材料,提高模具(ju)(ju)的(de)(de)热强性(xing)以及(ji)耐磨性(xing)。合(he)理的(de)(de)模具(ju)(ju)结构设计(ji)(ji)和制造,适当增加推板以及(ji)中垫(dian)板的(de)(de)厚(hou)度,提高模具(ju)(ju)刚度,减小模具(ju)(ju)的(de)(de)弹性(xing)变形。

提高抽芯机(ji)构、运动系统(tong)的制造(zao)和配(pei)合精度,降低型腔(qiang)、芯和凸模(mo)组件的表面粗糙(cao)度,减小脱模(mo)力。由于制品薄壁化以后要求更高的设计和配(pei)合精度,通常设置连锁(suo)装置来(lai)防止模(mo)芯和模(mo)腔(qiang)发(fa)生相对位移。

合理设(she)计(ji)浇(jiao)注系统,流道(dao)设(she)计(ji)应该使塑料件在(zai)注射(she)过程中从较厚区域向较薄(bo)区域过度(du)。还(hai)需要(yao)有足够多的(de)(de)(de)排气口(kou)。在(zai)注射(she)工艺(yi)方面(mian)应该尽量(liang)减小塑料件的(de)(de)(de)内应力,提高注射(she)速(su)度(du),降低(di)冷却(que)速(su)度(du)。因此需要(yao)提高熔体温度(du)和(he)模具(ju)温度(du),以(yi)便取向的(de)(de)(de)松(song)弛。还(hai)需要(yao)选择合理的(de)(de)(de)注射(she)压力、保(bao)压时间(jian)和(he)冷却(que)速(su)度(du)。

来源(yuan):中塑在线(xian)