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2024-11-11
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汽車塑料保險杠的薄壁化如何實現(xiàn)？
【概要描述】汽車保險杠是汽車上比較大的飾件之一，它具有安全性、功能性和裝飾性三大主要功能。汽車保險杠的輕量化主要有三種途徑：材料輕量化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計以及制造工藝創(chuàng)新。
【概要描述】
汽車保險杠是汽車上比較大的飾件之一，它具有安全性、功能性和裝飾性三大主要功能。汽車保險杠的輕量化主要有三種途徑：材料輕量化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計以及制造工藝創(chuàng)新。
詳情
汽車保險杠是汽車上比較大的飾件之一，它具有安全性、功能性和裝飾性三大主要功能。汽車保險杠的輕量化主要有三種途徑：材料輕量化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計以及制造工藝創(chuàng)新。材料輕量化一般指的是在一定條件下用密度比較低的材料替代原來的材料，比如以塑代鋼；保險杠輕量化的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計主要有薄壁化技術(shù)；制造新工藝有微發(fā)泡材料以及氣輔成型等新技術(shù)。
塑料保險杠材料選材
塑料因為有質(zhì)量輕、使用性能良好、制造簡單、耐腐蝕、耐沖擊、設(shè)計自由度比較大等特點，被廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)上，而且在汽車材料中所占比例越來越大。一輛汽車上塑料用量的多少已經(jīng)成為衡量一個國家汽車工業(yè)發(fā)展水平的一個標(biāo)準(zhǔn)之一 。目前發(fā)達國家生產(chǎn)一輛汽車所用塑料已經(jīng)達到200kg，大約占整車質(zhì)量的 20%左右。塑料在我國汽車工業(yè)中應(yīng)用比較晚，在經(jīng)濟型轎車中塑料用量僅有 50~60kg，中高級轎車有 60~80kg，部分汽車能夠達到 100kg，我國在生產(chǎn)制造中型載貨汽車時，每輛汽車約用 50kg 的塑料。每一輛汽車的塑料用量僅占汽車重量的 5%~10%。
保險杠的材料通常有以下要求：良好的抗沖擊能力、良好的耐候性。良好的油漆附著能力、良好的流動性、良好的加工性能、價格低廉 。據(jù)此，PP 類材料無疑是性價比最優(yōu)的選擇。PP 材料是一種性能比較優(yōu)良的通用塑料，但 PP 本身的低溫性能和抗沖擊能力比較差，不耐磨，易老化并且尺寸穩(wěn)定性也比較差，因此通常用改性 PP 做汽車保險杠生產(chǎn)材料。目前聚丙烯汽車保險杠專用料通常以 PP 為主材料，并加入一定比例的橡膠或彈性體、無機填料、色母粒、助劑等材料經(jīng)過混煉加工而成。
保險杠薄壁化帶來的問題及解決措施
保險杠薄壁化容易引起翹曲變形，翹曲變形是內(nèi)應(yīng)力釋放的結(jié)果。薄壁化保險杠在注射成型的各個階段中都會由于多種原因產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。一般主要包括取向應(yīng)力、熱應(yīng)力以及脫模應(yīng)力。取向應(yīng)力是熔體中的纖維、大分子鏈或鏈段沿著一定的方向取向，松弛不足而引起的內(nèi)引力。取向度與產(chǎn)品的厚度、熔體溫度、模具溫度、注射壓力、保壓時間有關(guān)。厚度越大，取向度越低；熔體溫度越高，取向度越低；模具溫度越高，取向度越低；注射壓力越高，取向度越高；保壓時間越長，取向度越大。
熱應(yīng)力是由于熔體的溫度較高而模具溫度較低而形成較大的溫差，在靠近模具腔體區(qū)域熔體的冷卻速度較快而產(chǎn)生分布不均勻的機械內(nèi)應(yīng)力。脫模應(yīng)力主要由于模具的強度和剛度不足，在注射壓力和頂出力的作用下產(chǎn)生彈性變形以及頂出桿分布排列不合理時使產(chǎn)品頂出時受力不均勻而產(chǎn)生的。保險杠薄壁化還會有脫模困難的問題，由于壁厚表較小且有較小的收縮量，使得產(chǎn)品緊緊的粘附在模具上；由于注射速度比較高，而使得保壓時間控制比較困難；比較薄的壁厚和加強筋在脫模時也容易損壞。模具正常打開需要注射機能夠提供足夠的開模力，開模力應(yīng)該能夠克服開模時的阻力。
開模過程中需要克服的阻力有以下幾種：
首先是需要克服直接開模力，開模時塑料在平行于開模方向會有一定的粘附力產(chǎn)生，這是由于模具冷卻時，塑料件冷卻不足，型腔的彈性膨脹沒有完全恢復(fù)。這種粘附力的大小和塑料的性質(zhì)、模具的表面質(zhì)量、脫模斜度等有關(guān)。此外還需要克服間接開模阻力，即克服開模時機動側(cè)抽芯過程的抽拔阻力。還要克服模具動模板和活動模板等機構(gòu)運動產(chǎn)生的摩擦阻力。最后還需要克服型腔的參與壓力，開模時型腔的壓力可能不等于大氣壓力，型腔內(nèi)壓力與外界壓力不相等。
為了解決以上兩大問題，需要適當(dāng)改進模具的設(shè)計。選擇合適的模具材料，提高模具的熱強性以及耐磨性。合理的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造，適當(dāng)增加推板以及中墊板的厚度，提高模具剛度，減小模具的彈性變形。提高抽芯機構(gòu)、運動系統(tǒng)的制造和配合精度，降低型腔、芯和凸模組件的表面粗糙度，減小脫模力。由于制品薄壁化以后要求更高的設(shè)計和配合精度，通常設(shè)置連鎖裝置來防止模芯和模腔發(fā)生相對位移。合理設(shè)計澆注系統(tǒng)，流道設(shè)計應(yīng)該使塑料件在注射過程中從較厚區(qū)域向較薄區(qū)域過度。還需要有足夠多的排氣口。在注射工藝方面應(yīng)該盡量減小塑料件的內(nèi)應(yīng)力，提高注射速度，降低冷卻速度。因此需要提高熔體溫度和模具溫度，以便取向的松弛。還需要選擇合理的注射壓力、保壓時間和冷卻速度。
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