劉倩倩

(江鈴汽車股份有限公司, 江西南昌 330008)

0 引言

汽車的顏色是體現(xiàn)汽車美學(xué)的重要一部分，它與汽車造型一起呈現(xiàn)的視覺效果引領(lǐng)著汽車設(shè)計新風尚。汽車車身主體結(jié)構(gòu)及大部分外觀裝飾件表面大都采用噴涂工藝呈現(xiàn)各種色彩、光澤度和花紋等，油漆不僅起到好看的裝飾作用，更對車身起到了良好的防護作用。但噴漆工藝流程較長，程序復(fù)雜，需專門的自動噴涂線才可能達到理想的效果，否則可能出現(xiàn)橘皮、氣泡及色差等缺陷。而且，噴漆工藝對環(huán)境的污染和對人體健康的危害也有悖于科學(xué)發(fā)展觀。因此，噴涂技術(shù)的改善和免噴涂材料及工藝的研究應(yīng)用變得十分緊急和必要。

1 免噴涂材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用

免噴涂塑料是在塑料基材中添加金屬色粉、珠光色粉或其他特殊顏色效果色粉，通過共混而成的一種可達到噴漆外觀效果的材料[1]。對于環(huán)境和資源而言，因為在模具內(nèi)直接成型無需后處理，免噴涂技術(shù)可以避免噴漆工藝造成的空氣污染和VOC問題。而且，免噴涂產(chǎn)品可以100%回收利用，實現(xiàn)了能源的節(jié)約和資源的循環(huán)利用。對于汽車主機廠而言，工藝的簡單化意味著投資和制造成本的降低，對于提高產(chǎn)品的市場競爭力極為有利。因此，免噴涂材料及工藝在汽車領(lǐng)域的研究和應(yīng)用逐漸普及開來：

(1)高光黑效果的免噴涂產(chǎn)品，如前格柵、DVD面框和立柱蓋板等。作為汽車前臉的重要組成部分，格柵目前主流外觀趨勢是高光鋼琴黑烤漆效果，目前國內(nèi)各大主機廠如上海通用、寶馬、福特及一汽大眾等都相繼對免噴涂高光黑格柵的可行性展開研究[2]。不僅如此，標致2008的黑又亮面框也同樣采用了高光免噴涂材料[3]。

(2)珠光、金屬烤漆效果的免噴涂產(chǎn)品，如保險杠側(cè)裙護板、行李架和門把手等。例如，江鈴汽車成功試制出金屬色免噴涂保險杠下護板[4]，充分實現(xiàn)了經(jīng)濟效益和社會效益的統(tǒng)一。

2 汽車踏板免噴涂可行性研究

2.1 方案概述

圖1為某款汽車側(cè)踏板，兩側(cè)端頭原為塑料噴漆件，因處于被經(jīng)常踩踏的部位，局部區(qū)域出現(xiàn)了不同程度的掉漆現(xiàn)象。雖然不影響使用，但極大地影響了整車的美觀。通過對問題的跟蹤、根本原因的分析及應(yīng)對措施的積極尋找，作者初步認為免噴涂技術(shù)是解決該問題的一個有效方案。因為免噴涂技術(shù)在原材料中加入了色粉，成型后產(chǎn)品表觀和內(nèi)部顏色一致，即使磨損也不會出現(xiàn)“掉漆”現(xiàn)象。故嘗試采用新型免噴涂材料注塑，以期得到與噴漆效果一致的具有明亮金屬質(zhì)感、性能更加優(yōu)異的制品。

圖1 側(cè)踏板

2.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可行性分析

在注塑時，免噴涂材料順著注塑方向填充模具，當遇到不平坦的部位時，會產(chǎn)生料流積聚現(xiàn)象，成型零件表面會產(chǎn)生流痕，故應(yīng)用件需盡量平整，加強及固定結(jié)構(gòu)盡量設(shè)計在零件邊緣等對外觀質(zhì)量要求不高的區(qū)域[4]。如圖2所示，初步評估現(xiàn)有產(chǎn)品填充時料流會在固定結(jié)構(gòu)①和內(nèi)部加強筋②處產(chǎn)生滯留，影響表觀質(zhì)量。一種改良方法為將安裝點及加強筋單獨成型，然后通過無污染的振動摩擦焊[5]焊接到本體；另一種改良方法為去掉加強筋，將安裝結(jié)構(gòu)簡化，安裝數(shù)量由2個變?yōu)?個，安裝位置也進行調(diào)整，即通過安裝點結(jié)構(gòu)、數(shù)量和位置的變更來彌補去掉加強筋帶來的強度不足。

從生產(chǎn)投資、制作周期和產(chǎn)品性能等方面綜合評估后，作者決定采用如圖3所示的第二種改良方案。此方案要求在不影響模具壽命的前提下，對原模具進行稍許改動。

圖2 原零件結(jié)構(gòu)

圖3 優(yōu)化后零件結(jié)構(gòu)

2.3 材料和工藝的選擇

材料方面，選用常用的高流動性免噴涂PP+EPDM，并添加定量的金屬顏料，材料基本屬性如表1所示。成型方式還是選用注塑，模具采用對稱的一模兩腔型腔布置，模具溫度為60 ℃，熔融樹脂的溫度為200 ℃。

表1 材料物性表

2.4 產(chǎn)品試制及零件性能驗證

通過上述對零件結(jié)構(gòu)的調(diào)整、對材料及工藝參數(shù)的選擇和反復(fù)的試制工作，如圖4所示，成功得到外觀理想的產(chǎn)品：純正的金屬感，飽滿的色澤度，無肉眼可見的流痕、拼接線等外觀缺陷。

圖4 免噴涂產(chǎn)品

外觀符合要求的情況下，進一步對零件進行性能驗證。零件的尺寸穩(wěn)定性、耐磨性、耐刮擦、耐熱水高壓清洗、耐熱老化及耐陽光照射等性能均滿足要求，并且實際使用過程中零件未出現(xiàn)掉漆現(xiàn)象。問題得到有效解決，產(chǎn)品可進行大批量生產(chǎn)。

4 總結(jié)

通過對汽車側(cè)踏板塑料端頭結(jié)構(gòu)、材料及工藝的分析調(diào)整，以及實際零件的性能驗證，得到了符合要求的免噴產(chǎn)品，成功解決了原噴涂工藝零件存在的踩踏傷漆問題。并且，同噴涂相比，免噴涂成本優(yōu)勢較為明顯，既環(huán)保又可回收循環(huán)利用，對今后同類零件的開發(fā)提供了參考。以此得出的經(jīng)驗如下：

(1)隨著國民整體經(jīng)濟水平的提高，汽車逐漸成為老百姓日常出行的交通工具。汽車行業(yè)快速發(fā)展的同時必須嚴格遵循可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，這是社會和生態(tài)環(huán)境對汽車行業(yè)提出的硬性要求；

(2)汽車市場競爭日趨激烈，只有具有開放創(chuàng)新精神，積極研究節(jié)能、環(huán)保和不斷推出物美價廉新產(chǎn)品的企業(yè)才能保證在市場中長久競爭力；

(3)汽車產(chǎn)品設(shè)計團隊應(yīng)該在零件設(shè)計初期就識別出基本和潛在的風險，而不是出現(xiàn)了問題再來尋找解決方案。好的設(shè)計應(yīng)該是以綠色概念為基本出發(fā)點，拓展創(chuàng)新設(shè)計思路，不斷完善設(shè)計體系，為社會持續(xù)發(fā)展提供有力支持。