汽车内外饰常用材料、性能、工艺介绍.ppt

汽车内外饰常用材料 性能 工艺介绍 骆元德 欢迎 目录 塑料与汽车工业汽车用塑料的基本知识 塑料的分类 塑料的性能 塑料的改性汽车常用塑料品种介绍几种常见成型工艺介绍汽车主要内外饰件材料 工艺及要求 塑料与汽车工业 塑料的优点 塑料在汽车上的应用已有近50年的历史 其对汽车的减重 安全 节能 美观 舒适 耐用等功不可没 塑料与其他材料相比 具有如下优点 塑料的优点 1 质轻 塑料的密度通常在0 83 2 2g cm3之间 是除木材之外的较轻的材料 当将其制成泡沫时 其密度可以低至0 01 0 05g cm3之间 而钢材为7 8g cm3 铝为2 7g cm3 都高于塑料 2 塑料的抗冲击性 柔韧性优异 手感好 耐摩擦磨损性能 耐疲劳性能优良 避震 吸音 NVH等方面表现良好 某些玻纤增强的塑料其比强度 强度与相对密度之比 已接近甚至超过一般的金属材料 塑料的优点 3 耐化学药品性能优良 特别是耐腐蚀性能优良 4 电绝缘性和绝热性优良 是电和热的绝缘导体 塑料的优点 5 设计自由度大 外观多样 可制成透明 半透明或不透明的制品 着色性良好 可按需要制成各种各样的颜色 可以进行表面涂装 印刷等特殊效果 6 成型加工性能优良 复杂形状的制品可以一次成型 能采用各种成型方法进行大批量的生产 生产效率高 成本低 相同质量的零件 采用塑料制造费用仅为钢或铝的1 2 2 3左右 塑料的优点 7 可回收利用 能满足环境保护 人类可持续发展战略的要求8 是节省资源 节能型的材料 塑料的缺点 塑料虽然具有上述的各种优点 但同时也存在着下面的一些缺点 1 耐热性较差 多数只能在60 150 下使用 导热性也不好 2 成型收缩率大 难以制得高精度的制品 尺寸稳定性差 3 长期使用性能较差 易老化 易发生蠕变 疲劳等 4 易燃烧 燃烧时产生大量黑烟和有毒气体 污染环境 影响人类健康 塑料的应用 总的来说 塑料具有其他各种材料所不具有的各种优点 特别基于成本和节能的方面 所以被汽车工业大量的采用 特别是随着三次石油危机的爆发和石油资源的日益枯竭 对汽车减轻自重和降低能耗的要求日益提高 再加上对乘坐舒适性 安全性 美观性的要求 汽车塑料件的用量正在逐年增加 塑料的应用 每100kg塑料可替代汽车上的其他材料200 300kg 可在汽车的平均寿命里程150000km里节油750L 即每100km节油0 5L以上 德国汽车塑料件的应用状况 塑料的应用 1996年 全世界汽车塑料的用量为550万吨 2000年约为670万吨 在满足使用性能和加工性能的前提下 随着人们环境保护意识增强 对汽车用塑料的回收再生备受重视 因此更倾向于选用热塑性塑料 聚丙烯的用量明显上升 而ABS PVC的用量则有所下降 下表为汽车用塑料品种及其所占比例 汽车用塑料的基本知识 塑料的分类 按照受热时的行为和是否具有反复成型加工性 可以将塑料分为热塑性塑料和热固性塑料两大类 前者受热时熔融 可进行各种成型加工 冷却时固化 再受热又可熔融 加工 即具有多次重复加工性 后者受热熔化成型的同时 发生固化反应 形成立体网状结构 再受热不熔融 在溶剂中也不溶解 当温度超过分解温度时将被分解破坏 不具备重复加工性 塑料的分类 热塑性塑料中按照耐热性 力学性能和成本 市场规模等可以分为通用塑料和工程塑料 工程塑料是指长期耐热温度超过100 拉伸强度大于50MPa 弯曲模量大于2000MPa 刚性好 蠕变小 具有自润滑等特性 可替代金属用作结构材料的一类热塑性塑料 塑料的分类 工程塑料又可以分为通用工程塑料和高性能工程塑料 高性能工程塑料的长期耐热温度超过150 由一种单体聚合而成的塑料称为均聚物 如PP等 由两种或两种以上的单体共聚而成的高分子化合物称为共聚物 如ABS 丙稀腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 E P 乙烯 丙稀共聚物 EPDM 三元乙丙橡胶 塑料的分类 均聚物树脂的分子链类似与下面图示的结构 共聚物树脂的分子链类似与下面图示的结构 工业上也经常使用由两种或两种以上的塑料与塑料或塑料与橡胶形成的宏观上不分相 微观上分相的多组分多相材料 通常称为高分子共混物或高分子合金 如PC ABS ABS PVC等 塑料的分类 塑料的分类 各种塑料在汽车上的常见使用场合 塑料的性能 物理性能密度吸水率收缩性机械性能蠕变冲击性能热性能力学性能 塑料的性能 常见塑料的密度 g cm3 塑料的性能 常用塑料的吸水率吸水率是材料的重要特征之一 水分的存在往往会引起一系列的不良后果 如 1 某些树脂在成型时会因水解而使其相对分子质量降低 物性下降 2 引起制品出现气泡 表面银丝 条痕等缺陷 3 导致制品尺寸不稳定 限制了某些用途 尤其是不能用作精密制品 4 会引起刚性 强度等机械性能 电器绝缘性能和折射率等光学性能的变化 影响其应用 常用塑料的吸水率 塑料的性能 特例 某些塑料制品 如PA 在干燥条件下较脆 而吸收一定水分后韧性增加 故成型后需进行调温调湿的后处理 举一个实际的例子 各种注塑的尼龙卡扣需要较高的韧性 所以一般在成型后用水煮4 8小时 就是为了提高韧性 去处脆性 塑料的性能 收缩性塑件自模具中取出冷却到室温后 发生尺寸收缩的特性称为收缩性 塑件的成型收缩主要表现在以下几个方面 1 塑件的线尺寸收缩 由于热胀冷缩 塑件脱模时弹性恢复 塑件变形等原因导致塑件脱模冷却到室温后 其尺寸缩小 为此模具设计时必须给予补偿 2 收缩的方向性 成型时由于分子的取向作用 使塑件呈现各向异性 沿料流动方向收缩率大 强度高 与料流动方向垂直方向则收缩小 强度低 另外 成型时由于塑件各部位密度及填料分布不均匀 故收缩也不均匀 3 后收缩 脱模后由于残余应力的存在导致塑件的再次收缩称为后收缩 一般塑件在脱模后10h内变化最大 24h后基本稳定 塑料的性能 收缩性在实际成型中 不仅塑料品种不同其收缩率不同 而且同一品种塑料的不同批号 或统一塑件的不同部位的收缩值也常常不同 影响收缩率变化的因素如下 1 塑料品种 各种塑料都有其各自的收缩范围 同一种塑料由于相对分子质量 填料及配比等不同 则其收缩率也不同 2 塑件的结构 塑件的形状 尺寸 壁厚 有无嵌件 嵌件数量及布局对收缩率值影响也很大 例如塑件壁厚则收缩率大 有嵌件则收缩率小 3 模具的结构 模具的分型面 加压方向 浇注系统系统形式 布局及其尺寸对收缩率对收缩率及其方向性影响也很大 例如 与料流方向平行则收缩率大 4 成型工艺 挤出成型和注塑成型一般收缩率较大 方向性明显 塑料的性能 蠕变塑料零件在长时间受力的情况下显示出两个重要的性质 蠕变和应力松弛定义 当在塑料零件上施加一个恒定的载荷 会产生一个内应力 经过一段时间 塑料会缓慢变形以重新分配零件的内应力 通过施加恒定的应力可测量变形随时间的变化 这种与时间有关的形变称为蠕变 如果塑料零件随着时间的变化发生一恒定的应变 或拉伸 保持恒定应变所需的应力会逐渐衰减 这种现象被称为应力松弛 冲击性能在北美地区广泛采用悬臂梁冲击试验而在欧洲普遍采用摆锤冲击试验 试验样条一般均分为缺口和不带缺口两种 悬臂梁冲击试验的夹紧力会导致试验的偏差 热性能聚合物对温度的变化非常敏感 聚合物的机械性能 电性能和化学性能都收到温度变化的影响 熔点 当增加温度时 热塑性聚合物会变得很柔软 结晶型树脂城乡出明显的熔点 熔点对于成型过程及焊接是一个重要的性能参数 热变形温度 通常热变形温度指按ISO标准试验中样条承受0 45MPa或1 82MPa载荷 弯曲0 25mm时的温度 塑料的性能 塑料的性能 力学性能 拉伸强度 压缩强度 泊松比 弹性模量 杨氏模量 弯曲模量 塑料的性能 拉伸强度拉伸强度时材料承受轴向载荷的能力 在拉伸强度测试的美国标准中 标准的样条放置在拉伸试验机中 样品两端被试验机的夹具夹住并且两端同时受拉伸 机器自动记录应力随应变的变化曲线 一般的拉伸速度为50mm min 拉伸强度的单位为MPa 塑料的性能 压缩强度压缩力除以横截面积得到压缩强度 单位MPa 在塑料零件实际设计计算中 经常假设塑料的压缩强度等于其拉伸强度 塑料的性能 泊松比只要材料的变形在弹性范围内 其横向变形与纵向变形的比值是恒定的 该比值称为泊松比 横向形变 纵向形变泊松比的范围是0 0 5 当没有横向收缩是 其泊松比是0 当宽度上的收缩等于伸长是 其泊松比是0 5 实际上是没有泊松比是0或0 5的材料的 塑料的性能 弹性模量 杨氏模量杨氏模量定义为应力 应变曲线起始部分的斜率对任何材料 在弹性范围内 应力与应变的比值是恒定的 服从虎克定律 该比值称为杨氏模量 单位为MPa E 应力 应变 恒定值 塑料的性能 弯曲模量在聚合物的弹性范围内抵抗弯曲变形的阻力称为抗弯强度 这种性质用弯曲中的弹性模量 即弯曲模量来表示 如图所示 一个水平的样条两端被支撑起来 样条中间放一重物 产生垂直载荷 当载荷引起样条弯曲时 样条受两种不同的应力 中性轴上方受压缩应力 下方受拉伸应力 塑料的改性 由于汽车对性能的特殊需要 汽车上使用的塑料一般都会添加各种添加剂 俗称塑料的改性 经改性的塑料原料由多种组分组成 一般组成成分如下 1 树脂 即主要的塑料成分 决定了塑料的主要性能 如PP PE等 塑料中树脂含量一般40 100 塑料的改性 2 填充剂 又称填料 是改性塑料中另一重要但非必要的成分 在许多情况下 填料所起的作用并不比树脂小 因而正确的选择填料可以改善塑料的性能和扩大它的使用范围 填充剂既有增量作用又有改性效果 塑料加入填料后 可以使塑料的成本大幅降低 例如 PP中加入钙质填料 滑石粉 后 便成为十分廉价的具有足够刚性和耐热性的塑料 用玻纤做塑料的填料 能使塑料的机械强度大幅增加 常用的填料有 木粉 硅藻土 大理石粉 滑石粉 云母粉 高岭土 石棉纤维 玻璃纤维 碳纤维 石棉布 玻璃布等 塑料的改性 3 增塑剂 为使塑料增加柔韧性能 改善流动性 常在聚合物中加入液态或低熔点固态的增塑剂 常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯 邻苯二甲酸二辛酯等 4 着色剂 为获得所需的颜色 在塑料成分中加入着色剂 要求着色剂在塑料件使用中能长期保持稳定 使用量一般为0 01 0 02 5 润滑剂 添加润滑剂的目的是改善成型塑料的流动性 并减小和防止塑料熔体对设备和模具的黏附和摩擦 一般用量为0 05 0 15 塑料的改性 6 稳定剂 为了防止或抑止塑料在成型 储存和使用过程中 因受外界因素 如热 光 氧 紫外线等 作用所引起的性能变化 即 老化 需要在塑料原料中加入稳定剂 稳定剂根据所需要的性能来选用对应的种类 用量一般为2 5 7 硬化剂 主要用在热固性塑料中 又称固化剂 目的是促进交联反应 即固化 8 发泡剂 制作泡沫塑料制品时 需预先将发泡剂加入塑料中 以便在成型时放出气体 形成有一定孔形状的泡沫塑料制品 其他常见的添加剂还有阻燃剂 防静电剂 防霉剂等 汽车常用塑料种类介绍 汽车常用塑料种类介绍 PEPPABS及PC ABSUP及SMCPUPCPAPOMPET PBT PE PE具有如下特征1 原料来源丰富 生产工艺流程短 产量大 价格低廉 2 综合性能良好 商业价值高 其机械性能优良 可在较宽温度范围内使用 随相对分子量的增加 其脆化温度可以低至 140 低温冲击韧性好 3 耐化学药品性能优良 常温下没有溶剂可以溶解PE 在60 一下能耐大多数溶剂 浓硫酸 浓硝酸及其他氧化剂会缓慢侵蚀PE 4 分子中不含极性基团 介电性能优良 且不受高湿或浸水条件的影响 5 透湿率较低 并且可以采用乙烯 乙烯醇共聚物 与PA共混 氟化处理等加以克服 6 一次成型性能优良 各种成型方法几乎都可以适用 7 环境问题少 8 临界表面张力小 与此相关的印刷 涂装 粘结等二次加工性差 9 易积累静电 PE PE成型加工的主要特点如下 1 PE在高温时热稳定性良好 成型温度范围宽2 浠水率小 成形前不需要对物料进行干燥 3 几乎可以使用各种成型加工方法 4 成型收缩率大 5 发泡率高 10 80倍 可制得高发泡产品 与PS泡沫材料比较 柔软性 耐热性 耐化学药品性优良 环境问题少 PE PE在汽车上的应用PE在汽车上的用途主要分成三大类 1 外装件如燃油箱 挡泥衬板 汽油虑清器壳等 随着汽车轻量化要求的提高 燃油箱逐渐成为PE最主要的用途 其改进在于提高对汽油的阻隔性 2 内装件如扶手 盖板 柱套 风扇护罩 备胎夹箍 遮阳板 行李箱衬里等3 底盘件如空气导管 蓄电池 制动液储罐 清洗液罐等 PP PP具有如下特征 1 综合性能良好 原料来源丰富 生产工艺简单 价格低廉 商业价值高 2 拉伸强度 弯曲强度和弹性模量处于中等 与PE相比 PP的强度 刚度和硬度较高 光泽也好 如需要高强度时 可选用高结晶PP或填充PP 3 耐热温度高 可在温度100 以上工作 在低负荷下可在110 下连续使用 短期使用温度可达150 是理想的绝热保温材料 4 在弯曲载荷反复作用下的抗疲劳性能优秀 PP PP具有如下特征 5 电绝缘性能优良 且不受湿度的影响 6 耐化学品性能优良 7 一次成型性良好 几乎使用于各种成型方法 但成型收缩率较高 8 几乎不存在环境问题 9 耐候性差 在氧和紫外线的作用下易降解 表面极性低 耐化学药品性能好 但印刷 涂装 粘结等二次加工性差 需进行接枝 合金化 表面处理等方法加以改善 PP 一般汽车中使用的PP都是经过改性的 主要的品种有 TPO TSOP PP PA合金 PP 玻纤增强 PP PE以及PP PE 滑石粉填充填充 PP EPDM 滑石粉填充 PP 滑石粉填充等 PP价廉 耐热性高 质量轻 比强度高 回收再生容易 已被汽车工业大量采用 其应用量占汽车塑料件总量的30 左右 日本一般汽车上PP塑料件已达200 300种 PP 某汽车厂家的PP及其改性料分类及标识表 PP PP TSOP TSOP即 丰田超级烯烃聚合物 Toyotasupperolefinpolymer 是一种异相结构的PP合金 由丰田与某树脂供应厂家联合开发 主要成分为 PP EPDM 滑石粉 进行配混 目前有TSOP1 6 主要特性是高抗冲 高强度 高耐热 低收缩 如TSOP1的热变形温度为120 TSOP5的热变形温度为130 与TPO的性能相当 但成本相低30 ABS ABS 丙稀腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 组成ABS的三种重要成分中 丙稀腈 AN 能提高聚合物的耐化学药品性能和表面硬度 丁二烯 Bd 使聚合物呈橡胶状韧性 吸收外界冲击能量 抑止裂纹的产生 提高抗冲击性能 苯乙烯 St 起改善聚合物刚性和流动性的作用 通常的比例为A B S 10 30 5 30 40 70 改变三种组分的比例就可以生产出不同性能的ABS 一般根据ABS的冲击强度把ABS分为超高抗冲型 高抗冲型 中抗冲型 普通型 另外常用的还有电镀型的ABS等 ABS ABS 丙稀腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 ABS综合性能优良 特别使抗冲击性能极佳 在 40 时仍具有相当高的冲击强度 但耐热和耐候性均较差 最高耐温只有很少的品种会超过100 在室外曝晒半年 ABS的冲击强度下降45 为提高耐热性 一般与PC共混成PC ABS合金 起耐热可以提高到100 130 用于内部饰件主要是仪表板部位 而外部的电镀件一般采用电镀级ABS ABS ABS的成型加工性1 熔体黏度不高 流动性好 成型加工性优良 除注塑外还可以采用吹塑等成型方法 如各种扰流板均采用ABS吹塑成型 2 因含有丁二烯 表面上酸腐蚀容易 适于进行化学电镀 同时涂装 印刷 粘结等二次加工性好 PMMA PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA的最大特点就是光学性能超群 透光率是所有塑料中最高的 可透过99 以上的阳光 比普通玻璃还高出10 以上 透光范围宽 可透过大部分紫外光到大部分红外线 耐候性能优异 汽车上主要利用其光学性能 耐候性等 用作窗玻璃 仪表罩盖 车灯 电器 仪表的透光配件 UP UP 不饱和树脂 UP中超过80 用于玻纤增强的 其成型工艺已从手糊逐渐转向效率更高的SMC等方式 玻纤增强的不饱和树脂的特性如下 1 性能均衡 机械性能 耐腐蚀性能 电性能较好 可以着色 2 冲击强度高 3 成型和工艺性良好4 耐候性不好 同时易燃烧 5 耐化学品性能不好 在热水中会水解 6 生产过程中有有毒气体产生 废弃物难以回收利用 PU PU 聚氨酯 汽车用聚氨酯一般为使用异氰酸酯和多元醇反应生成 主要分成五类 1 软质PU泡沫材料 其50 压缩变形量小于2 产品多为开孔发泡 密度0 02 0 04g cm3 韧性好 压缩永久变形小 回弹快 吸音性好 主要用于遮阳板 顶蓬衬里 门板衬里 座垫 靠背等 2 半硬质PU泡沫材料 其50 压缩变形量为2 10 有普通型和结皮型 前者密度0 06 0 154g cm3 回弹好 可吸收50 70 的冲击能量 可用作仪表板填充材料 扶手 头枕 遮阳板 保险杠等 PU PU 聚氨酯 3 硬质PU泡沫塑料 其50 压缩变形量大于10 其特点是在一定负荷作用下 不发生变形当负荷大于某一值后发生形变 并不能恢复到原样 其具有闭孔结构 密度0 03 0 05g cm3 具有良好的吸声性 导热系数低 用于顶蓬衬里 门板内衬等 4 PU类热塑性弹性体 此类PU机械性能均衡 耐油性 耐化学药品性 耐磨性优良 用作各种减震垫块等 5 PU涂料 胶粘剂 主要用于保险杠等外饰件 PC PC 聚碳酸酯 PC的特性如下 1 冲击强度非常高 但对缺口特别敏感 特别是厚壁产品的冲击强度下降很大 可与ABS形成合金来克服 2 透明行好 透光率达90 着色性好 3 耐热性高 热变形温度达150 0 45MPa 玻纤增强后可达150 160 4 吸水性低 吸水率0 2 5 有自熄性 6 耐化学药品性较差 遇溶剂易引起开裂 7 耐候性好 汽车上主要用PC的透明 高强度 高抗冲性 耐热性好的那个特点 主要应用为 灯具 尤其是等玻璃 制造仪表标牌 遮阳板 窗玻璃等 PA PA 尼龙 聚酰胺 常用的尼龙品种有两种 PA6和PA66 这两个品种的区别是其制造方法的不同 PA6的制造方法称为开环聚合 PA66的制造方法称为缩聚反应 两者都具有下述的特性 1 属于强韧性材料 拉伸强度一般为60 70MPa 冲击强度也优于POM 特别是吸水后冲击强度更好 2 使用温度高 PA66在0 45MPa的热变形温度可以打倒210 220 30 玻纤增强的PA66可以长期工作在125 下 3 耐摩擦磨损性能优良 具有自润滑性能 耐化学药品性能优良 PA的耐热性 耐油性 耐化学品性好 可以满足热 油 药品及光照等环境的苛刻要求 在汽车工业中应用广泛 主要用于空气虑清器 燃油虑清器 发动机罩 电器连接件 保险丝盒 安全带零件 风扇等 欧洲正普遍采用尼龙的油门和离合踏板 尼龙踏板运动间隙紧凑 抗振性好 轻量化50 70 可满足 40 80 下上百万次的疲劳和撞击试验 POM POM 聚甲醛 POM的特性如下 1 机械性能 热性能优良 综合性能也很好 与其他工程塑料相比 具有高的弹性模量 硬度 刚度 且随温度的变化较小 可在 40 100 范围内长期使用 不受力时可在140 下短期使用 2 耐摩擦磨损性能优良 3 长期物性 尤其是耐蠕变性能 耐疲劳性能优良 回弹性也很好 4 耐化学药品性良好 5 冲击强度较高 6 易燃烧 7 耐候性较差 难以在室外使用 POM常用在下列部位 内饰的门锁零件 驾驶室内镜框等 各种小齿轮 各种杆 旋钮 开关壳体等 车门玻璃升降器上的各种零件 制品噪音小 自润滑好 PET PBT 热塑性聚酯 PET PBT 汽车上所用的PET PBT一般经30 玻纤增强 增强后的PET PBT具有以下特性 综合性能优良 机械强度高 拉伸强度大于130MPa 弯曲模量在8800MPa以上 悬臂梁缺口冲击强度大于80J m 长期负荷下变形小 耐热性高 热变形温度大于200 长期使用温度为120 吸水率低 耐摩擦磨损性能优良 增强PET和增强PBT主要用于汽车的结构件 电器件 外装件 内饰件等 如阀门 分电器盖 雾灯支架 内镜撑条 代替锌铸件 雨刷支架等 PET的纤维编织物被广泛用于汽车内饰材料 几种常见成型工艺介绍 注射成型 塑料注射成型是将粒状或粉状的塑料原料加进注射机料筒 塑料在热和机械剪切力的作用下塑化成具有良好流动性的熔体 随后在柱塞或螺杆的推动下熔体快速进入温度较低的模具内 冷却固化形成与模腔形状一直的塑料制品 注射成型与其他塑料成型方法相比有明显的优点 能一次成型外形复杂 尺寸精确 可带有各种金属嵌件的塑料制品 制品的大小可以从中表齿轮到汽车保险杠 用注射成型生产塑料制品的品种之多和花样之繁是其他任何塑料成型方法都无法比拟的 可加工的塑料品种繁多 除PTFE等极少数品种外 几乎所有的热塑性塑料 热固性塑料和弹性体都能用这种方法方便的成型制品 成型过程自动化程度高 其成型过程的合模 加料 塑化 注射 开模合制品顶出等全部操作均有注射机自动完成 气辅注射成型 气体辅助注塑成型气辅注塑是在传统的注塑工业基础上发展起来的一种新的成型工业 今年来 气辅注塑工业已成为塑料工业中最重要的树脂成型方法 因为它不但能生产壁厚不均匀的 形状复杂的制品 而起制品的性能优异 表面平整光滑 气辅注塑的原理是 在一定量的熔体注入型腔后 再将压缩空气注入熔体中心 然后在压缩空气的作用下充满型腔 气辅注射成型 气体辅助注塑成型气体辅助注塑成型的主要过程 1 熔体注塑 一般充满型腔的60 97 2 注入高压氮气 3 气体保压 即制品在保持气体压力额达情况下冷却 在冷却过程中 气体由内向外施压 保证制品外表面紧贴模具表面 并通过气体的二次从内部补充因熔体冷却凝固缩带来的体积收缩 4 气体卸压并回收循环利用 5 打开模腔 取出制品 气辅注射成型 气体辅助注塑成型气体辅助注塑成型有以下优点 1 降低制品内应力 常规注射成型的模腔压力一般为30 50MPa 而气辅注塑的模腔压力约为5kPa 所以制品承受的压力小了 内应力也小了 2 降低锁模力 注塑压力也相应降低 3 节约原材料 4 可注塑大型厚壁产品 成型周期短 使厚薄不均 形状复杂 体积庞大的制品的成型成为可能 增加了产品设计自由度和产品生产的集成化程度 5 制品表面平整光滑 无收缩痕迹 减小翘曲变形 制品质量提高 6 增加了制品的强度和刚度 气辅注射成型 气体辅助注塑成型气辅注塑重要用于下列汽车部件的生产 门把手 顶蓬拉手 门扶手 地图袋 杂物箱等等 国外正在研究用气辅注塑生产保险杠 仪表板 方向盘等 国外已有使用水代替氮气来进行水辅注塑成型的新工艺 其基本工艺相似 采用水的冷却时间可以减小75 并且可以产生更薄更均匀的产品壁厚 节约更多的材料 且内壁更加光滑 成本更低 BMW公司的机油油尺现正采用Engel公司的Watermelt水辅工艺生产 此标管长450毫米 有着15毫米的外径和6 5毫米的壁厚 油尺由杜邦公司的水辅注塑尼龙制成 紧密容忍度要求油尺公隙不超过1毫米 IMD技术 IMD技术国内又称为模内膜技术 常见于家电产品的各种标牌 薄膜开关等 近年欧洲正逐渐在汽车上大批应用 几年来 可成型的装饰薄膜已经被用来制造汽车和卡车的仪表板 门板 开关 遮光板 仪表前盖 HVAC中心控制板 车身部件也开始采用此技术以降低成本 减少油漆使用量 第一个实现商业化的 无需涂漆的水平车身板已经应用在Smart双座敞篷轿车上了IMD技术的优势包括 边角料产率低 可在同一地点完成零件的成型和装饰 回收性更好 IMD技术可获得A级表面 且无流痕 更不会像流痕那样造成 模内驻色 但是如果零件本身就有很多孔 必须在脱模后进行装饰 那么IMD技术的经济效益则会大打折扣 IMD技术首先将一块已经被印刷 涂覆或染色过的塑料薄板经冲切成坯料后 热成型成最终产品的形状 修正后 把它放入注射腔内 从型腔后面注入一种与其相容的基体材料 最后得到成品 成品的表面可以是纯色的 也可具有金属外观或木纹效果 还可印有图形符号 IMD技术 英国ROVERR75内饰中一些采用IMD技术的图片 挤出成型 塑料挤出成型一般是指借助螺杆或柱塞的挤压作用 迫使塑化好的塑料强行通过开孔口模称为具有恒定截面的连续型材的一种成型方法 汽车上的各种密封条等都是采用挤出成型工艺 原材料为PVC或是EPDM等 在原料从口模挤出后还需进行定型和冷却 如果是EPDM的话还需要进行加热硫化 一般采用微波硫化设备 吹塑成型 近年来 吹塑成型技术在汽车制造业的应用范围正在不断扩大 因为吹塑可以成型形状复杂的制品 生产设备能力节省 塑料制品成本较低 用吹塑工艺可生产汽车暖风管 燃油箱 扰流板等部件 吹塑的主要形式有注射吹塑和挤出吹塑 基本步骤是 熔化材料 将熔融材料制成管状物或型坯 将型坯置于吹塑模具中 利用压缩空气将模具内型坯吹胀 冷却 取出制品 修整 吸塑成型 所谓真空吸塑成型 就是将塑料片材加热到 再通过真空吸引 与模具表面贴合 冷却后获得所需形状的成型方法 汽车上真空吸塑成型的部件主要有 进风口 地板面覆盖件 轮罩 发动机底部导流板 散热器导流板等等 SMC 片状模塑料 SMC 是利用SMC机组生产的上下面覆盖有塑料薄膜的 树脂糊浸渍短切纤维或短切纤维毡的 用于干法模塑工艺的半成品片材 与钢制汽车零件比 SMC汽车零件具有如下特点 1 生产周期短 便于汽车改型 投资效益较好 2 质量较轻 节约燃油 3 设计自由 4 制品的整体性较好 零件的数量少 5 耐用性和隔热性好 6 不可回收 污染环境 7 一次性投资较大 SMC SMC汽车制品较多 一般敞蓬车型的硬顶 车身部件的翼子板 发动机罩 发动机底部导流板等等 SMC的成型过程大致如下 将裁好的SMC片材放入模具型腔中 合模加热 开模取出制品 修整后喷漆 在SMC的成型过程中会产生有毒气体 汽车主要内外饰件材料 工艺及要求 汽车对内饰材料的要求 1 美观 舒适 便于灵活设计 2 保护乘客安全 使用性良好 耐磨损 易清洗 使用寿命长 3 隔音 隔震 成本低 4 良好的装饰性能 5 应具有一定的透气性和吸湿性 6 要有足够的撕裂强度 以免受尖硬物体反复刮擦或挤压而过早出现破裂 汽车对内饰材料的要求 7 有一定的抗腐蚀性能 阻燃 耐热 色泽持久 在长期光照下不变色 8 座椅面料必须具有一定的弹性 在拉伸后不会产生较大的残余变形 9 易于清洁 洗涤后缩水量小 10 易于裁剪 缝纫和粘结 11 质量轻 无异味 12 抗静电性 能防止在使用过程中积累电荷 引起人体电击 保险杠 保险杠是汽车上较大的外覆盖件之一 作为一个独立的总成安装在汽车上 对车辆的安全防护 造型效果 空气动力性等有着较大的影 其作用有两个方面 保护作用和装饰作用塑料用作保险杠有以下优点 1 质量轻 2 成本低 3 可循环利用 4 设计自由度大 5 安全性能好 6 冲击韧性好 7 成型容易 汽车保险杠按照位置分为前保险杠和后保险杠 按照功能分为非吸能型保险杠和吸能型保险杠 按照使用材料分为金属材料保险杠和非金属材料保险杠 金属材料保险杠一般用于客车和货车 非金属保险杠一般用于轿车 材料采用模压塑料板材或改性PP材料 保险杠 塑料保险杠可分为两类 软质保险杠和硬质保险杠 软质保险杠采用反应注射成型聚氨酯 RIM 该保险杠吸收冲击性能高 但价格较高 使用于高级轿车 普通汽车一般采用硬质保险杠 主要采用改性PP注射成型 保险杠 保险杠用材料的性能要求如下 1 在较宽的温度范围内刚性高 抗冲击性能好 2 尺寸稳定性好 3 耐溶剂性能好 4 不喷涂的情况下耐候性好 5 涂装性能好 6 成型方便 保险杠一般采用的PP改型为PP E P T15 20 具体的性能要求如下 保险杠 仪表板 仪表板是汽车内部的主要装饰件之一 在强度上要求能承受各种仪表和音响设备以及管线接头的负荷并能耐挡风玻璃透过来的太阳光辐射热和发动机散热引起的高温 从安全角度出发 要求仪表板具有吸收冲击能 防眩和难燃性能 总的来说 汽车仪表板应具有以下特点 仪表板 1 有足够的强度 刚度 能承受仪表 管路和杂物等的负荷 能抵抗一定的冲击 2 有良好的尺寸稳定性 在太阳光辐射和发动机余热的高温下不变形 在长期高温下不变形 不失效 不影响各仪表的精度 3 有适当的装饰性 格调幽雅 反光度低 给人以宁静舒适的感觉 4 耐久性 耐冷热冲击 耐光照 使用寿命在10年以上 仪表板 5 制造仪表板的主要原料及辅助材料不含镉等对人体有害的物质 6 不允许产生使窗玻璃模糊的挥发物 7 软质仪表板在常温和低温下破损时 应韧性断裂 而不应脆性断裂 即要求不出现尖锐角 8 耐汽油 柴油和汗液的腐蚀 下表为某车型仪表板总成的技术条件 仪表板 仪表板 轿车仪表板一般分为硬质仪表板和软质仪表板 硬质仪表板一般采用PP EPDM加滑石粉改性注塑而成 软质仪表板有多种形式 但基本结构都是表皮 发泡层 骨架的三明治结构 也有直接在骨架上覆贴表皮的软质仪表板 现在已经比较少见 表皮常见有PVC PVC ABS TPO 高档车型采用牛皮做仪表板的表皮 发泡层一般为半硬质PU泡沫材料 骨架一般有热压麻纤维成型骨架 手糊玻璃钢成型骨架 注塑骨架 注塑骨架常用的材料有改性PP PP E P T15 PP E P T20 PC ABS SMA等 仪表板 某车型注塑仪表板的图片 仪表板 几种软质仪表板的工艺流程 PVC粉末 搪塑成型表皮 PVC ABS 吸塑成型表皮 发泡 熟化 水切割或手工切割 装配 PC ABS SMA PP E P T15 注塑成型骨架 PU 玻纤增强 发泡成型骨架 UP 玻纤 手糊成型骨架 仪表板 目前常用的仪表板表皮成型方法有真空吸塑成型和粉料搪塑成型两种 搪塑技术具有花纹逼真 手感好 寿命长等优点 但投资较高 效率低 搪塑模具使用寿命低 价格较高 更多的软质仪表板采用PVC ABS吸塑成型表皮 仪表板 尽管PVC ABS合金材料在世界范围内占据着仪表板表皮材料的绝大多数市场 但为使用汽车配件轻量化和处于环保的考虑 热塑性聚烯烃弹性体 TPO 正逐渐称为行业关注的焦点 德国和美国已有部分轿车使用TPO作为仪表板表皮 如OPEL公司的vectra汽车的仪表板就是使用TPO做仪表板表皮 与PVC ABS相比 TPO的耐紫外线要好的多 仪表板 国内采用搪塑仪表板的车型有 奇瑞东方之子 奇瑞V3 上海大众的POLO PASSAT 上汽荣威750的仪表板和副仪表板 长安福特福克斯等等 东方之子的骨架材料为PC ABS V5为PP E P T15 荣威750的仪表板骨架材料为SMA 副仪表板为PP T37 国内采用PVC ABS吸塑仪表板的有 桑塔纳 奇瑞风云 旗云 上汽双龙的D 100等等 其中奇瑞风云仪表板的骨架有注塑和麻纤维两种 旗云仪表板的骨架有玻纤增强PU发泡和PP E P T15注塑骨架两种 仪表板 搪塑模具的制作过程 根据数模 加上收缩率 减去皮纹层的厚度 数控加工出木模 在木模上贴上皮纹皮 翻出软的硅树脂模 有拼缝 翻出硬的树脂主模型 并手工修掉拼缝 翻出硅树脂模 翻出电极阳模 为了导电 表面喷银粉 并布置电极 电镀出搪塑模具外壳 加上支撑 模框 形成搪塑模 仪表板 根据数模 加上收缩率 减去皮纹层的厚度 数控加工出木模 WOODMODEL WOODMODEL 仪表板 在木模上贴上皮纹皮 PVC是根据产品曲面形状来分块贴在木模上的 各块之间会有拼接的缝隙 PVC WOODMODEL 仪表板 翻出软的硅树脂模 有拼缝 WOODMODEL 软硅胶模 仪表板 翻出硬的树脂主模型 并手工修掉拼缝 此主模型由搪塑模具厂家妥善保管 可以多次使用 软硅胶模 主模型 仪表板 翻出硅树脂模 如果是多腔模 也是在此时进行拼接 硅树脂模 主模型 仪表板 翻出电极阳模 为了导电 表面喷银粉 并布置电极 硅树脂模 电极阳模 仪表板 电镀出搪塑模具外壳 厚度约3 5毫米 电极阳模 搪塑模具 仪表板 毁掉电极阳模 将搪塑模加上边框和支撑 形成完整的搪塑模 仪表板 搪塑的工艺流程 首先将搪塑模具本体加热至230 250 然后将模具与粉箱对合并夹紧 以防粉末露出 模具在上 粉箱在下 模具和粉箱一起旋转至粉箱在上 模具在下 粉箱里的粉末这是落在模具里 在高温的作用下 紧贴在模具的那一层就融化并相互粘在一起 然后继续旋转 使得模具的每个角落都有粉末 且融化并粘在一起 直至形成的表皮厚度增加至符合要求为止 一般的PVC的厚度为1 1mm 这时粉箱在下方 剩余的粉末又回到粉箱里 模具与粉箱分离 并移到冷却工位 用水或空气等对模具进行快速冷却至60 80 然后工人扒下表皮 仪表板 搪塑的工艺流程 合模 加热箱 使用油 蒸汽或砂 搪塑模 皮纹面在下 粉箱 放有PVC粉末 仪表板 搪塑的工艺流程 翻转 加热箱 使用油 蒸汽或砂 搪塑模 皮纹面在上 粉箱 放有PVC粉末 仪表板 搪塑表皮录像 仪表板 PVC ABS吸塑工艺介绍 真空吸塑成型仪表板表皮就是将加热的PVC ABS片材通过抽真空吸附在模具上形成的仪表板表皮 在表皮成型后仪表板总成的生产方式 发泡等和搪塑仪表板总成的生产工艺是一样的 下图为真空成形机 仪表板 PVC ABS吸塑工艺介绍 仪表板 PVC ABS吸塑工艺介绍 某客车仪表板成型过程的一些图片 发泡用的树脂模 吸塑成型的PVC ABS仪表板表皮 手糊成型的玻璃钢仪表板骨架 仪表板 PVC ABS吸塑工艺介绍 某客车仪表板成型过程的一些图片 发泡成型的仪表板 贴纸处尚未开孔 仪表板 发泡模架及模架的布置 汽车燃油箱 汽车燃油箱是汽车部件中重要的功能件和安全件之一 主要有金属燃油箱和塑料燃油箱两大类 随着塑料在汽车上应用范围的逐年增大 金属燃油箱终将被塑料燃油箱取代 现在国产各种轿车基本上都是