内外饰|塑料在翼子板上的应用

2021年4月19日
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摘要

汽车翼子板是遮盖车轮的车身外板,如与周边零件配合协调、过渡平顺,则会形成整车特有的美感。本文主要介绍塑料在翼子板上的应用。

目前,世界上绝大多数翼子板都采用钢板冲压成型,金属件不仅尺寸稳定、便于涂装,而且价格便宜,适合大批量生产。

 

但随着小批量、多品种生产运作方式的日趋扩大以及市场个性化需求的提高,汽车造型也越来越复杂,很多翼子板的形状通过金属冲压已无法实现。

 

相比之下,塑料件越来越体现出优势,塑料翼子板不仅能够有效减轻零部件质量,而且能够满足越来越严格的行人碰撞法规。

因此,最近几年得到了快速发展。以同级别的某两款车型为例,相对于金属而言,塑料翼子板减重40%~50%左右。

 

01 塑料翼子板用材简介

 

目前可用于塑料翼子板的材料有 PPO+PA、PA+ABS-GF9、TPO-M30。这些塑料材料的共同特性是密度低、耐高温、尺寸稳定性好、冲击性能优异。

 

常用的翼子板材料 PPO+PA、PA+ABS-GF9、TPO-M30性能对比:

 

内外饰|塑料在翼子板上的应用

 

各种塑料材料翼子板本体的成型工艺并不难,但必须保证安装在车身上的塑料翼子板与金属车身尺寸匹配且颜色一致。而塑料翼子板的涂装工艺对其尺寸及颜色影响最大,因此,涂装工艺是塑料翼子板开发过程中需要重点关注的环节之一。

 

目前塑料翼子板常用的涂装工艺:

 

内外饰|塑料在翼子板上的应用

奇瑞汽车主要选用PPO+PA材料,采用Online工艺进行分析验证。

 

02 翼子板用PPO+PA材料的关键性能指标

 

PPO与PA是两种极性不同的材料,从高分子物理学角度而言,是热力学性能互不相容的两相基体,简单的机械共混不能使两相稳定分散,材料容易分层,而且非常脆,不能满足材料使用的机械性能要求。

 

因此,对PPO/PA进行改性必须解决PPO与PA两相相容性的问题。选择加入合适的相容剂,使两种不相容的组分达到宏观相容、微观分离的状态,才能得到优异的机械性能。

 

目前国内用以解决PPO与PA相容性的关键相容剂(如PPO接枝马来酸酐等)的性能还不稳定,而且国外对中国也少有出口供应。

 

PPO+PA 的热变形温度(负荷 0.45 MPa)必须>175 ℃才可以顺利通过涂装线电泳后最高温的烘烤(180 ℃);此外,由于采用涂装工艺,材料必须具有导电性,为此在材料配方中添加了炭黑。

 

高性能合金塑料PPO+PA评价指标:

 

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03 塑料翼子板Online工艺介绍

 

Online工艺流程图:

 

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Online工艺的主要缺点有两个方面:a.喷涂线温度高,塑料易变型;b.塑料有污染电泳漆风险。为此,进行以下相关验证。

 

1)控制塑料翼子板的涂装高温变形

 

电泳后烘干温度达 180~200 ℃,在该温度下,塑料变形风险较大。PPO+PA的典型尺寸收缩率为1.5%~1.9%、线性膨胀系数为9.6×10-5/K。塑料的收缩率和线性膨胀系数与金属相比有明显差距。为了缩小这些差距,一般通过优化固定点位置的方式提高零件的尺寸匹配性。对由于塑料和金属的性能差距而导致的高温变形和尺寸不稳问题,可以通过设置与调整零件的固定点来保证零件的匹配性。

 

一般翼子板涂装前的安装固定点:

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由于无法避免塑料翼子板在涂装时发生变形,并且要留出这种变形的伸缩空间,为此部分固定点实行滑动锁定,以对温度急速上升与下降时的零件伸缩给予补偿;同时放开部分固定点,涂装结束后再对固定点进行完全固定。

 

翼子板涂装后的安装固定方式如下图,但会根据零件结构稍微进行调整。

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金属翼子板和外门板配合的截面的刚度较差,容易产生回弹、变形。虽然可以通过采用增加截面的方法提高刚度。

 

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但从金属冲压工艺角度而言,成型难度大。相比之下,注塑工艺可实现零件一体化,侧翻边及加强筋设计自由度较大。

 

塑料翼子板截面设计示意图:

 

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2)塑料材料对电泳槽油漆的污染性研究

 

一般塑料件用脱模剂可能含有硅元素,掺杂到电泳槽液中后不易去除,并会导致电泳漆膜形成缩孔。因此,需要通过塑料翼子板涂装线评估试验。

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验证塑料翼子板对电泳漆是否具有污染性,即在整车上搭载塑料翼子板,按照白车身喷涂工艺依次经过前处理槽、电泳槽、电泳烘炉,结果表明完全满足工艺要求。

 

04 塑料翼子板的未来趋势

 

相对于金属翼子板,塑料翼子板减重效果明显,但受工艺、设备和技术等限制,目前成本较高,主要用于较高档汽车。随着整车轻量化要求的提高,塑料翼子板将越来越普及;同时,技术进步必然使有关成本降低,这也是塑料翼子板逐步在中、低档车型上获得广泛应用的重要前提。

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