汽车内外饰设计中的塑料.docx

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汽车内外饰设计中的塑料

塑料在汽车上的应用有以下6大优点：

一、塑料轻，比重小。

轻量化是汽车业追求的目标，塑料在此方面可以大显其威。

一般塑料的比重在0.9－1.5之间，纤维增强复合材料比重也不会超过2.0，而金属材料的比重A3钢为7.6、黄铜为8.4、铝为2.7。

因此应用塑料是减轻车体重量的有效途径。

二、塑料成型容易。

它可使形状复杂的部件加工简单化。

例如仪表台用钢板加工，往往需要先加工成型各个零件，再分别用联接件装配或焊接而成，工序较多。

而用塑料可以一次加工成型，加工时间短，精度有保证。

三、塑料制品的弹性好。

它的弹性变形特性能吸收大量的碰撞能量，对强烈撞击有较大的缓冲作用，对车辆和乘员起到保护作用。

因此，现代汽车上都采用塑化仪表板和方向盘，以增强缓冲作用。

前后保险杠、车身装饰条都采用塑料材料，以减轻外物体对车身的冲击力。

另外，塑料还具有吸收和衰减振动和噪声的能力，可以提高乘坐的舒适性。

四、塑料可以方便的形成复合材料。

通过不同组份搭配的复合材料有含硬质金属的颗粒复合材料，有以夹层板材和树脂胶合纤维为主的层板复合材料和以玻璃纤维、碳纤维为主的纤维复合材料，这些复合材料具有很高的机械强度，可以代替钢板制作车身复盖件或结构件，减轻汽车的重量。

五、塑料耐腐蚀性强。

塑料一般局部受损其他部分也不会腐蚀，而钢材制件一旦漆面受损或者先期防腐做得不好就容易生锈腐蚀。

塑料对酸、碱、盐等抗腐蚀能力大于钢板，如果用塑料做车身复盖件，十分适宜在污染较大的区域中使用。

六、塑料可以方便的改变各种性能。

根据塑料的组织成份，可以通过添加不同的填料、增塑剂和硬化剂来制出所需性能的塑料，改变材料的机械强度及加工成型性能，以适应车上不同部件的用途要求。

例如保险杠要有相当的机械强度，而座垫和靠背就要采用柔软的聚胺脂泡沫塑料。

更方便的是塑料颜色可以通过添加剂调色产生不同的颜色，可以省去喷漆。

有些塑料件还可以电镀，例如ABS塑料具有很好的电镀性能，可用于制作装饰条、标牌、开关旋扭、车轮装饰罩等。

汽车车身传统的金属材料部件，已经大量采用化工材料。

使用化工材料既可以减轻重量，简化工艺，还可以降低成本。

例如轿车前后的保险杠，有些采用掺加玻璃纤维增强的聚丙烯热塑型塑料，用注射式压力成型工艺方式，有些采用聚氨脂材料，用反应注射成型工艺方式，简单快捷。

采用聚丙烯、聚乙烯等材料，通过上述工艺方式，还可以制造翼子板、轮眉、扰流板、散热器罩、发动机罩、行李箱盖等，材料弹性的高低由玻璃纤维的成份来确定。

例如雷诺风景的翼子板就是由富有弹性的塑料材料做成的。

但是，塑料也有自身的弱点，阻碍了其应用的发展。

一是改造成本问题，如果从传统的大规模机械加工方式转为大规模的模塑加工方式，投资不菲，成本高昂。

另一个更关键的问题就是环境保护：

材料能不能够回收？

汽车常用的塑料有哪几种：

汽车用塑料零部件分为三类：

内饰件、外饰件和功能件。

我国汽车用塑料的品种按用量排列依次为PP，PVC，PU，不饱和树脂，ABS，PF，PE，PA，PC，复合材料。

如果按使用数量排列，德国是PVC，PU，PP，PE，ABS；美国是PU，PP，PE，PVC，ABS；日本是PVC，PP，PU，ABS，PE，FRP。

●汽车保险杠

保险杠是汽车的主要外饰件之一。

保险杠一般采用模压塑料板材、改性PP材料，或用玻璃纤维增强塑料经模压、吸塑或注塑成型。

●散热器格栅

散热器格栅一般用ABS或PC/ABS合金，经注塑成型制成。

●挡泥板

挡泥板要求所使用材料具有耐气候老化和良好的成型加工性。

用增韧改性PP经注射成型而成；重卡斯太尔王的翼子板采用FRP制作；

●导流板

导流板通常具有轻量、高刚性、设计新颖并呈流线型等特点。

根据不同车型的要求，一般可采用SMC（片材模塑材料）、FRP、mPPO等材料，也可用改性PP和ABS。

经中空成型的导流板成本低，且表面易涂装。

●灯类

前大灯多数采用表面涂敷硬膜的PC，大灯玻璃透明性、耐热性、耐冲击性以及易于成型性，耐擦性和耐候性。

对于后排指示组合灯，其灯罩材料选用PMMA，灯壳材料选用填充改性PP，它们之间用热熔胶粘接剂粘接。

随着振动焊接技术的发展，灯壳材料开始采用耐热ABS，这样灯壳和灯罩之间可采用振动焊接的方式，也便于材料的再生利用。

汽车中常见材料PP的标识含义：

成份

主要用途

>PP–GF20<

由20%质量的玻璃纤维和变性聚丙烯均匀合成的复合增强型聚丙烯

适用于要求有高耐热性的零件产品

>PP–T20+GF10<

由7%质量的玻璃纤维和23%质量的滑石粉及变性聚丙烯均匀合成的复合增强型聚丙烯

适用于要求有耐热性及低变形的零件产品

>PP–T40<

由40%质量的滑石粉均匀合成的复合增强型聚丙烯

适用于要求有较高耐热性和刚度的零件产品

>PP–T20<

由20%质量的滑石粉均匀合成的复合增强型聚丙烯

适用于要求有低比重、耐热和刚度的零件产品

>PP+E/P<

由EPR和其他物质均匀合成的高弹变性聚丙烯

适用于要求有抗弯曲性和耐热性的零件产品

适用于要求有抗弯曲性和中等耐热性的零件产品

适用于要求有较小的抗弯曲性或抗冲击强度的零件产品

适用于要求有抗冲击强度和刚性的零件产品

>PP+E/P-GF40<

由35-45%质量的添加物如玻璃纤维、硅酸钙和1-7%质量的EPR均匀合成的复合增强型聚丙烯

适用于要求有高外装件性能和在高温下具有高刚度的产品零件。

由21-29%质量的添加物如滑石粉、>PP+E/P–T20<碳酸钙、硫酸钡、云母等和0-5%质量的EPR及其他物质均匀合成的复合增强型聚丙烯

适用于要求有高外装件性能和中等抗冲击强度的产品零件

>PP–GF10+T10<

由5-15%质量的添加物如玻璃纤维和10-20%的添加物如滑石粉、云母、硅酸钙等均匀合成的复合增强型聚丙烯

适用于要求有高外装件性能、变形和高耐热性的产品零件

>PP–T20<

由20-30%质量的添加物如滑石粉、云母、碳酸钙、硅酸钙、硫酸钡、玻璃纤维等（单一添加物或其混合物），均匀合成复合增强型聚丙烯

适用于要求有耐热性的产品零件。

>PP–T10<

由10-19%质量的添加物如滑石粉、云母、碳酸钙、硅酸钙、硫酸钡、玻璃纤维等（单一加物或其混合物），均匀合成的复合增强型聚丙烯

适用于一般零件产品

>PP+E/P-T40<

由20-35%质量的添加物如滑石粉、碳酸钙等1-7%质量的EPR及其他物质均匀合成的复合增强型聚丙烯

适用于要求有高外装件性能和较高的抗冲击强度的产品零件

塑料件成型主要不良原因分析及对策：

1起疮：

（银色条纹）

成品表面，以GATE为中心，有很多银白色的条痕，基本上是顺着原料的流动方向产生。

这种现象是许多不良条件累积后发生的，有时要抓住真正的原因很困难。

1．1原料中如果有水分或其他挥发成分，未充分烘干，则表面上就会产生很多银条。

1．2原料中偶然混入其它原料时，也会形成起疮，其形状呈云母状或针点状，容易与其它原因造成的起疮分别。

1．3原料或料管不清洁时，也容易发生这种情况。

1．4射出时间长，初期射入到模穴内的原料温度低，固化的结果，使挥发成分不会排除，尤其对温度敏感的原料，发常会出现这种状况。

1．5如果模温低，则原料固化快也容易发生（1.4）之状况，使挥发成分不会排出除。

1．6模具排气不良时，原料进入时气体不易排除，会产生起疮，像这种状况，成品顶部往往会烧黑。

1．7模具上如果附着水分，则充填原料带来的热将其蒸发，与熔融的原料融合，形成起疮，呈蛋白色雾状。

1．8胶道冷料窝有冷料或者小，射出时，冷却的原料带入模穴内，一部分会迅速固化形成薄层，刚开始生产时模温低也会开成起疮。

1．9原料在充填过程中，因模穴面接触部分急冷形成薄层，又被后面的原料融化分解，形成白色或污痕状，多见於薄壳产品。

1．10充填时，原料成乱流状能，使原料流径路线延长，并受模穴内结构的影响产生磨擦加之充填速度比原料冷却速度快，GATE位置处于筋骨处或者小容易产生起疮，成品肉厚急剧化的地方也容易产生起疮。

1．11GATE以及流道小或变形，充填速度快，瞬间产生磨擦使温度急升造成原料分解。

1．12原料中含有再生料，未充分烘干，射出时分解，则产生起疮。

1．13原料在料管中停留时间久，造成部分过热分解。

1．14背压不足，卷入空气（压缩比不足）。

起疮：

表一

成

型

机

可塑化能力不足。

树脂过热分解（料管温度）

料管内原料停留久，造成部分过热。

射出压力过高。

螺杆卷入空气（背压不足）。

模

具

模具内排气不良。

模具温度低。

胶道冷料窝存储小。

GATE过小或变形。

模具表面有水分。

模穴的形状不良（横截面或壁厚变化较多较急）。

原

料

原料中由水分及挥发成分。

原料烘干不足。

混入其它原料。

2会胶线

会胶线是原料在合流处产生细小的线，由于没完全融合而产生，成品正、反面都在同一部位上出现细线，如果模具的一方温度高，则与其接触的会胶线比另一方浅。

1提高原料温度,增加射出速度则会胶线减小.

2提高模具温度,使原料在模具内的流动性增加,则原料会合时温度较高,使其会胶线减小.

3CATE的位置决定会胶线的位置,基本上会胶线的位置都与进胶方向一致.

4模具中间有油或其它不易挥发成分,则它们集中在结合处融合不充分而成会胶线,

5受模具结构的影响,完全消除会胶线是不可能的,所以调机时不要约束在去除会胶线方面,而是将会胶线所产生的不良现象控制中最小限度,这一点更为重要.

会胶线:

表二

成

型

机

原料温度低,流动性不足

射出压力低

射出速度慢

灌嘴冷料或太长

灌嘴处变形造成阻力大（压力损失）

模

具

模具温度低

模具内排气不良

GATE位置不良

GATE流道过小

从GATE到会胶线产生位置的距离过长（L/T的关系）

模具温度不平衡

原

料

原料流动性不良

原料固化速度快

原料烘干不足

3气泡

成品壁厚处的内部所产生的空隙,不透明的产品不能从外面看到,必须将其刨开后才能见到.

壁厚处的中心是冷却最慢的地方,因此迅速冷却,快速收缩的表面会将原料拉引起来产生空隙,形成气泡.

1射出压力尽可能高，减少原料收缩。

2成型品上肉厚变化急剧时，各部分冷却速度不同，容易发后气泡。

3由于停滞空气的原因而产生气泡。

4GATE过小，成品肉厚变化快。

5在GATE固化前，必须保持充分的压力。

气泡：

表三

成

型

机

原料温度高，气体产生机会多

射出压力低

射出速度过快或过慢

保压低

保压时间短

保压转换位置太快

原料温度低，流动性低

背压不足

冷却时间长

模

具

模具温度低

模具排气不良

GATE，流道胶口过小

原料

烘干不足

原料收缩比率大

4翘曲：

射出时，模具内树脂受到高压而产生内部应力，脱模后，成品两旁出现变形弯曲，薄壳成型的产品容易产生变形。

1成型品还没有充分冷却时，进行顶出，通过顶针对表面施加压力，所以会造成翘曲或变形。

2成型品各部冷却速度不均匀时，冷却慢收缩量加大，薄壁部分的原料冷却迅速，粘度提高，引起翘曲。

3模具冷却水路位置分配不均匀，须变更温度或使用多部模温机调节。

4模具水路配置较多的模具，最好用模温机分段控制，已过到理想温度。

翘曲：

表四

成

型

机

原料温度低，流动性差

保压高

保压时间长

射出压力高

射出速度慢

冷却时间短

模

具

模具温度低

模具上有温差

模具冷却不均匀，不充分

脱模不良

原料

原料的流动性不够

5流痕：

原料在模穴内流动时，在成品表面上出现以GATE为中心的年轮状细小的邹纹现象。

1增加原料温度以及模具温度，使原料容易流动。

2充填速度慢，则在充填过程中温度下降，而发生这种现象。

3如果灌嘴过长，则在灌嘴处温度下降，因此，冷却的原料最先射出，发生压力下降，而造成流痕。

4冷却窝小，射出初期，温度低的原料被先充填造成流痕。

流痕：

表五

成

型

机

原料温度低，流动性不够

射出速度快或慢

灌嘴孔径过小或灌嘴过长

射出压力低

保压不足

保压时间短

模

具

模具温度低

模具冷却不适当

GATE小或流道小

冷料窝存储小

原料

原料的流动性不良

6欠肉

成品未充填完整，有一部分缺少的状能，作为其原因认为有以下几点：

1成品面积大，机台射出容量各可塑化能力不足，此时要选择能力大的机台。

2模具排气效果不佳，模穴内的空气如果没有在射出时排除，则会由于残留空气的原因而使充填不完整，有时产生烧焦现象。

3模穴内，原料流动距离长，或者有薄壁的部分，则在原料充填结束前冷却固化。

4模具温度低，也容易造成欠肉，但是提高模温则冷却时间延长，造成成型周期时间也延长，所以，必须考虑从与生产效率相关角度来决定适当的模温。

5熔融的原料温度低或射出速度慢，原料在未充满模穴之前就固化而造成短射的现象。

6灌嘴孔径小或灌嘴长，要提高灌嘴温度，减小其流动的阻力，灌嘴的选择尽可能短，若选择灌嘴孔径小或灌嘴长的，则不仅使其流动的磨擦阻力加大，而且由于阻力的作用而使速度减慢，结果原料提前固化。

7成品模穴数量较多，流量不平衡，要设整GATE的大小来控制，GATE小模穴阻力大往往会欠肉，如有热胶道系统，也可单独调整某欠肉模穴温度来控制。

8射出压力低，造成充填不足。

欠肉：

表六

成

型

机

射出能力（容量，可塑化能力）不足

原料料量不足（计量不足）

射出压力低

原料温度低，流动性不足

射出速度慢

灌嘴变形（温度孔径）压损失

保压压力转换位置过快

射出时间设定过短

逆止阀破裂

螺杆直径大，射出压力低

灌嘴处溢料

模

具

GATE或流道平衡不良（因此不同时充填）

模具排气不良

GATE变形或流道小（压力损失）

模具温度低（原料温度过早的下降到熔点以下）

模穴壁厚过薄（与L/T的关系）

GATE位置不适当

模具冷却不适当

原料

原料流动性不足

7毛边

成品出现多余的塑胶现象，多在于模具的合模处，顶针处，滑块处等活动处。

1滑块与定位块如果磨损，则容易出现毛边。

2模具表面附著异物时，也会出现毛边。

3锁模力不足，射出时模具被打开，出现毛边。

4原料温度以及模具温度过高，则粘度下降，所以在模具仅有间隙上也容易产生毛边。

5料量供给过多，原料多余射出产生毛边。

毛边表七

成

型

机

计量多（过分充填）

射出压力高

射出速度快

原料温度高

锁模力低

射出时间长

保压压力高

保压压力转换位置慢

计量不准确,有误差（背压、螺杆转速）

机台固、定板可动板平行不良

模

具

合模面接触不良

模具接触面上附有异物

模穴内有碰伤

模具温度高

模具刚性不良（强度不足）

滑动部位间隙配合不良

模具结构设计

原

料

原料的流动性太好

8．缩水

由于体积收缩，壁厚处的表面原料被拉入，硬化时，在成品表面出现凹陷痕迹。

缩水是成品表面所发生的不良现象中最多的，大多发生于壁厚处，一般如果压力下降则收缩机率就会较大。

1．模具设计时，就要考虑去除不必要的厚度，一般必须尽可能使成型品壁厚均匀；

2．如果成型温度过高，则壁厚处，筋骨处或凸起处反面容易出现缩水，这是因为容易冷却的地方先固化，难以冷却的部分的原料会朝那移动，尽量将缩水控制在不影响成品品质的地方。

3．一般降低成型温度，模具温度来减少原料的收缩，但势必增加压力。

缩水表八

成

型

机

射出时间短（GATE未固化时，保压就会结束）

保压低

计量不足

保压位置转换太快

射出压力低

射出速度慢

冷却时间短

原料温度高

逆止阀破损

灌嘴孔径变形（压力损失）或溢料

模具

模具温度高

模具冷却不均匀（模具部分高）

GATE小

模具结构设计

顶针不适当

原料

原料收缩率大

9．不易脱模（顶凸）

模具打开时成品附在动模脱模，顶出时，顶破或顶凸成品。

如果模具不良，会粘于静模。

1．模具排气不良或无排气槽（排气槽位置不对或深度不够）造成脱模不顺利；

2．射出压力过高，则变形大，收缩不均匀，对以脱模；

3．调节模具温度，对防止脱模不顺有效，使成型产品冷却收缩后，以便于脱模，但是，如果收缩过度，则在动模上不易脱模，所以，必须保持最佳模温。

一般，动模模温比静模模温高出5℃—10℃左右，视实际状况而定。

4．灌嘴与胶口的中心如果对不准，孔偏移或灌嘴孔径大于胶道孔径，均会造成脱模不顺。

脱模不顺表九

成型机

原料温度高

射出压力高

射出时间长

保压时间长

冷却时间短

保压高

模具

模具脱模角不够

模具温度高

模具排气不良

模具冷却不均匀

灌嘴孔径大于胶口孔径

灌嘴偏移

原料

原料流动性不足

原料收缩率小

表1常用材料的成型参考温度

材料品种

注射温度

（℃）

模具温度

（℃）

最低