梁国荣
四维尔丸井(广州)汽车零部件有限公司 510530
摘要：免涂装材料的汽车零件注塑成型技术是一项高端技术，它验证了注塑成型的可行性，完成了样品试制。相比于传统的汽车零件制作工艺，免涂装材料汽车零件制作过程更加简单，尺寸精度更高，而且造价成本更低，本文针对免涂装材料的汽车零件注塑成型技术进行了研究探讨，让读者了解模具的设计制作以及工艺要求。
关键字：免涂装注塑；模具分析；生产成本
引言：随着时代的发展，汽车工业发展迅速，国家对汽车环保提出了更高的要求，从另一方面提高了汽车涂装工艺的发展。相比较其他汽车工艺，涂装工艺更加环保，污染更低，能耗更低，成本更低。本文所聊的免涂装材料，是一种自带颜色热塑性材料，能够满足汽车外观颜色要求。新的汽车注塑技术，具有耐久性，颜色更持久，不易掉色。
一 免涂装材料可行性分析
1 免喷涂材料应用优势
1.1成本更低
汽车行业竞争日益加剧，成本压力给各个主机厂提出了新的挑战。虽然免喷涂材料比一般产品贵10%，但汽车企业如果用该产品代替油漆，将会使汽车企业的成本下滑20%～30%[1]；另外，免喷涂工艺较之喷漆工艺废品率低，可实现100%回收再利用[2]，使其成本优势愈发明显。按照一般裙板价格100元/辆、涂装用厂房折旧分摊约2元/辆(按照20年、产量6万辆/年折旧)、设备折旧约17元/辆(按照10年、产量6万辆/年折旧)、涂料费8元/辆、人工费约5元/辆进行计算，由于采用免涂装材料，虽然材料成本增加10元/辆，但最终成本为78元/辆。免涂装注塑裙板比涂装式注塑裙板要节约成本22元/辆左右，节约幅度为(22/100)X100%-22%.
1.2更加环保
汽车内外饰塑料件表面通常需喷漆后处理，油漆及喷漆过程中产生的有害气体会对人及环境带来不可预估的危害。而免喷涂塑料制品则无需后期修饰即可呈现特殊的珠光、金属光泽及绚丽色彩等理想外观。并且，其良好的可回收性进一步有助于环保战略的有效实施。
2 汽车内外饰应用可行性分析
免喷涂材料以其独特的优势被逐渐应用于汽车导航仪面板、车门把手、前/后保险杠下护板以及行李架等内外饰塑料件。某款汽车保险杠下护板三维造型。原为喷漆件，现尝试采用新型免喷涂材料注塑，以期得到与喷漆效果一致的具有明亮金属质感、性能优异的制品。
3 产品结构可行性分析
因免喷涂材料中的金属粉可能在复杂造型结构处产生滞留、重叠等情况，故应用件需尽量平整，加强、固定结构尽量设计在零件边缘等对外观质量要求不高的区域，并且现有数据满足免喷涂结构基本要求。免喷涂材料的特性要求一般包括：流动性和热稳定性好、耐刮擦且具有优异的韧性和刚性。PP、ABS、PC、ASA及PMMA等均可作为免喷涂材料的树脂原料。作为研究，选用了生产成本低，综合力学性能好、无毒、质轻、耐腐蚀的聚丙烯（PP）材料[3]作为原材料，并加入一定比例的铝粉混合。
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二 存在的问题及应对措施
免涂装材料的汽车配件注塑件相比传统汽车件具有较大的优越性，但其在某些方面的表现还不尽如人意：
1成型的零件结构简单，造型面的创意受到限制；
2成型的色彩单一，尚不能支持丰富油漆色彩效果内外饰件的开发，尤其传统模具制造业。从生产效率考虑，典型的汽车塑料裙板喷涂工艺为工件上线一前处理(预脱脂一脱脂一水洗一吹水)一水分烘干一冷却一转挂一擦净、打磨一火焰处理一静电除尘一喷底漆一流平一(5 min后)一喷面漆一流平一(5～10 min后)一喷罩光漆一流平一(8～10 min后)一固化烘干(30 min)一检查、抛光、检验呻工件下线，需花费大量的时间，影响了裙板的生产周期，免涂装裙板工艺较简单。
3部分低成本免喷涂材料零件的耐刮擦性能尚不能满足主机厂的企业标准；
4模流分析软件尚不能支持免喷涂材料的CAE前期分析验证；
5我国免喷涂模具技术自主研究落后，高光免喷涂模具技术是绿色制造模具的重要发展方向 现今传统的汽车模具制造，一方面是尾气排放和嗓声对环境的污染另一方面是车体材料释放的有害物质造成的环境污染。VOC是汽车生产及使用过程中的一项重要污染源，主要由汽车零部件和内饰材料中所含有害物质的释放引起。汽车VOC污染已成为公认的威胁人体健康的严重环境污染，引起了汽车工业发达国家的广泛关注，并开展了大量的基础研究工作，制定并实施了汽车VOC检测相关标准、法规。汽车零部件和内饰材料中所含有害物质的释放，主要包括汽车使用的织物、塑料和橡胶部件、油漆涂料、保温材料、粘合剂、密封剂等材料中含有的有机溶剂、添加剂、助剂等挥发性成分。免涂装裙板的成本分析结果。
三 材料的选择
免涂装材料有很多特性，我们常用的有流动性，热稳定性，耐模性以及优益的韧性和刚性。用了生产成本低，综合力学性能好、无毒、质轻、耐腐蚀的聚丙烯(PP)材料作为原材料，并加入一定比例的铝粉混合。
1注塑工艺的选择
中等偏高的模温能够使塑料熔体保持较强的流动性，提高熔接线强度中等偏低的料温可以防止金属颜料降解和高温变色，中等的注射压力和分阶段的注射速度，可以确保成型件表面质量更加理想。
2模具方面
可以采用冷/热混合流道系统，三个浇口顺序进胶(热流道时序控制阀在注射开始时处于打开状态，另外两个阀门在注射1.6 s后开启来控制熔接线的分布，提高表观质量。同时，增加模温机来调节模具温度，保证零件呈现良好的表面质量。
原有喷漆件和免喷涂制件在结构、材料和注射工艺参数的对比分析。经过结构可行性分析、材料选择、工艺参数的调整以及多轮试模工作，成功试制出与原喷漆件外观相差无几的免喷涂零件。同时，免喷涂零件的尺寸稳定性、酎强日光辐照性能、耐刮擦性能等均能满足要求。并且，该制品粉碎后可以按一定比例掺杂进后续注塑的原材料，实现回收再利用□正向设计免喷涂产品时，也需要从产品结构、材料和注塑设备及工艺等方面进行综合考虑。因为产品结构决定了能否采用免喷涂工艺，材料性能和注塑条件共同决定了免喷涂宏观效果的达成满意度。尽量通过产品前期设计调整来达到弱化或消除潜在外观缺陷的目的。
总结：虽然免喷涂塑料产品在一定程度上会充斥国内涂料行业的发展，但是从汽车产品的质量方面来说，免喷涂塑料产品还不能满足市场需求。为此，产品工程师应在设计之初积极考虑该新型材料及工艺应用的可行性。材料工程师和CAE工程师应努力研发免喷涂材料、建立相应的材料库，以期达到汽车行业的标准。模具相关工程师应致力于免喷涂专项模具及配套设备的适应性研发。同时，各领域人员需加强沟通合作，树立全套方案实现汽车塑料件绿色化研究的理念，最终实现科技改善生活的伟大目标。
参考文献：
[1]钟国留, 刘艳兵, 卢俊康, 等. 基于免涂装材料的汽车零件注塑成型技术[J]. 上海塑料, 2017(1):23-30.
[2]高斌, 吴百中. 基于新型免涂装复合塑料板材的吸塑成型汽车零件技术[J]. 轻工机械, 2009, 27(3):84-86.
[3]Jrg Schnorr. 车身结构塑化进程中的新推动因素 巴斯夫Ultramid TOP 3000，可用于在线喷涂汽车零部件的新型塑料产品[J]. 汽车与配件, 2008(16):48-48.
论文作者:梁国荣
论文发表刊物:《房地产世界》2019年5期
论文发表时间:2019/9/16
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