柴凱，馬玉姣，徐晶才，李瑞生

（華晨汽車工程研究院，遼寧 沈陽 110141）

引言

汽車產(chǎn)業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。從傳統(tǒng)制造到智能研發(fā)，汽車產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

為加強(qiáng)重金屬污染防治，遏制高耗能、高污染、低效率生產(chǎn)，推進(jìn)電鍍行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級，促進(jìn)電鍍行業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展，我國制定了《電鍍行業(yè)規(guī)范條件》。

汽車具備優(yōu)異性能的同時，良好的外觀品質(zhì)同樣重要。滿足造型色彩紋理的定義，外飾塑料件電鍍、噴漆處理都比較常見。但是，電鍍、噴漆零件會具有上述污染問題。

現(xiàn)階段有了更加綠色節(jié)能的選擇，燙印技術(shù)。本文對燙印的相關(guān)技術(shù)事項進(jìn)行了闡述，如下文。

1 燙印的基礎(chǔ)知識介紹

1.1 燙印的定義

燙印的實(shí)質(zhì)就是轉(zhuǎn)印，是把燙印箔上面的圖案通過熱和壓力的作用轉(zhuǎn)移到承印物上面的工藝過程。當(dāng)燙印頭隨著所附燙印上模升溫到一定程度時，隔著燙印箔與零件進(jìn)行壓印，利用溫度與壓力的作用，使附在滌綸薄膜上的膠層、金屬層和色層轉(zhuǎn)印到零件上。

1.2 燙印的分類

按燙印方式分：平燙（Up-Down）和滾燙（Roll on）。

圖1 平燙平的燙印示意圖

平燙包含小弧度的曲面、折面和斜面燙，它的基本形式有“平燙平”和“圓燙平“兩種；滾燙包含平面燙、圓周燙和非圓面周邊燙，它的基本形式又有“平燙圓”和“圓燙圓”兩種。

按自動化程度分：手動、半自動、全自動。按整機(jī)型式分：立式、臥式。

1.3 燙印箔的簡介

燙印箔是由在12um 厚聚酯薄膜（PET）和在其表面涂布的多層化學(xué)涂層組成。按照國際制作標(biāo)準(zhǔn)共分五道常規(guī)工藝流程：

（1）載體（由滌綸薄膜或聚脂薄膜組成，對其他層起支撐作用）；

（2）第一道涂層（稱為離心層，又叫剝離層。燙印時便于載體與燙印箔分離）；

（3）第二道涂層（稱為染色層，又稱保護(hù)層。提供顏色，保護(hù)鋁層）；

（4）第三道涂層（稱為精鍍鋁層，反射光線，呈現(xiàn)金屬光澤）；

（5）第四道涂層（稱為膠粘層，膠粘層融化，將鋁層粘到承印物上，與承印物表面形成附著力。運(yùn)輸、儲存保護(hù)）。

燙印箔的種類很多，包括金屬箔、顏料箔、鐳射箔、木紋箔等。

圖2 燙印箔的組成示意圖

圖3 某幾種燙印箔

1.4 燙印的應(yīng)用案例

在汽車領(lǐng)域，燙印工藝可以應(yīng)用在保險杠裝飾件、格柵等零部件上。

例如寶馬320i 進(jìn)氣格柵，奔馳CLA 進(jìn)氣格柵、起亞K5進(jìn)氣格柵、標(biāo)致5008 進(jìn)氣格柵等。

圖4 某格柵產(chǎn)品燙印案例

2 燙印工藝流程

本文對燙印工藝流程的幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行簡單論述，如下所示。

（1）零部件預(yù)處理

被燙印的塑料零部件，需提前用無水乙醇對產(chǎn)品燙印表面進(jìn)行擦拭處理。清潔液需根據(jù)產(chǎn)品材料選擇符合要求的，避免因清潔液造成塑料件腐蝕開裂等異常。主要清除塑料件表面的，在注塑成型時的脫模劑，儲存及運(yùn)輸過程中因靜電吸附的灰塵，確保燙印表面干凈、整潔。前格柵如先噴漆后燙印，那僅需靜電除塵。

圖5 零部件預(yù)處理

（2）安裝調(diào)試工裝夾具

將燙印工裝夾具與燙印機(jī)械設(shè)備固定。工裝夾具固定在機(jī)械設(shè)備的電熱板上。調(diào)整工作臺，使各處受力均勻。

（3）設(shè)定參數(shù)

設(shè)定燙印所需溫度、壓力、時間。

（4）首件試燙

首件燙印，如效果不理想可微調(diào)燙印參數(shù)或調(diào)整工作臺。直到得到滿意的燙印零部件產(chǎn)品。

（5）正式燙印

首件確認(rèn)燙印品質(zhì)達(dá)標(biāo)后，操作人員可進(jìn)行正式燙印。

3 影響燙印質(zhì)量的幾個關(guān)鍵因素

（1）零部件質(zhì)量；

（2）燙印箔性能；

（3）工藝參數(shù)。

燙印參數(shù)的確定，燙印溫度、燙印壓力、燙印速度。理想的燙印效果是這三者的綜合效果。較平的壓力、較低的溫度和稍慢的速度，能得到理想的燙印效果。

根據(jù)被燙印零部件特性、燙印箔特性、燙印面積、燙印速度確定最佳壓力，再確定最佳溫度。

（4）燙印機(jī)械設(shè)備

燙印機(jī)械設(shè)備包括燙印頭、加熱器、壓力傳送機(jī)構(gòu)等。

圖6 燙印機(jī)械設(shè)備

（5）燙印工裝夾具

燙印工裝設(shè)計及零部件定位。主要依據(jù)產(chǎn)品3D 結(jié)構(gòu)設(shè)計而成，設(shè)計工裝有兩部份，一部份是上模燙印工裝夾具的制作，另一部份是下模定位及承載工裝的設(shè)計。

這兩部份設(shè)計的好壞，直接影響到零部件整體的燙印質(zhì)量，零部件定位位置、燙印部位受力均勻性等。

下模背面結(jié)構(gòu)調(diào)整，保證結(jié)構(gòu)弧度與產(chǎn)品整體弧度一致，做成平滑規(guī)則狀態(tài)結(jié)構(gòu)。

圖7 某零部件上模燙印工裝夾具

圖8 某零部件下模定位及承載工裝

4 燙印對設(shè)計的要求

（1）燙印的材質(zhì)選擇

一般選用ABS、PC、ABS + PC、ASA、ASA+PMMA。

不適合直接燙印的基材，比如PA、PP、X+GF 等，需要做燙印前處理。

（2）燙印圖形

正方形（比如50mm×50mm 等）的會存在閉氣，縮孔等問題。長方形（比如50mm×20mm 等）、三角形的燙印效果會比較好。

（3）燙印面限制

燙印部位的平面或者曲面結(jié)構(gòu)需要比較規(guī)則，不規(guī)則易造成導(dǎo)熱不均，而影響產(chǎn)品整體附著力。

二維曲面弦高可以做到40mm。三維曲面弦高可以做到30mm×15mm。

（4）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計時要有線或面的接觸，燙印是需要燙印頭與產(chǎn)品基材面充分接觸后才實(shí)現(xiàn)的，所以需要實(shí)現(xiàn)此點(diǎn)要求，不然則無法實(shí)行此項工藝。

（5）結(jié)構(gòu)設(shè)計限制

凸型結(jié)構(gòu)燙印，燙印面高度差建議h＞5mm。防止因高度不夠造成邊緣多燙。結(jié)構(gòu)越規(guī)則、越簡單，那燙印達(dá)成效果會更佳。α滿足脫模角度即可。

燙印面邊緣圓角0.2≤r≤1mm。推薦r=0.2mm、0.3mm、0.5mm。圓角的大小影響著硅膠板的壽命和毛邊問題。

凹型結(jié)構(gòu)燙印，在設(shè)計燙印面與凸起壁之間必須要有條溝槽進(jìn)行隔離，間隙宜大于15mm。燙印面與凸起壁之間距離定義為寬度D，凸起壁比燙印面高度定義為H。建議：D≥1.5H。適應(yīng)工裝及燙印箔平鋪，防止起皺，影響燙印效果。具體參數(shù)需要根據(jù)面，進(jìn)行詳細(xì)校核。

燙印面的反面有加強(qiáng)筋或其他高度不同的結(jié)構(gòu)，易導(dǎo)致燙印壓力不均勻。設(shè)計時盡量保證結(jié)構(gòu)弧度與產(chǎn)品整體弧度一致，做成平滑規(guī)則狀態(tài)結(jié)構(gòu)。使之受壓力均勻，如不行，可通過燙印定位工裝解決。

圖9 燙印凸臺示例

（6）長的二維曲線面可以采用滾燙。

（7）整體燙印還是分段燙印

考慮燙印的合格率。建議按照500mm×300mm 的尺寸分段燙印模具。整體燙印對燙印設(shè)備要求高。

（8）一種產(chǎn)品有兩種不同顏色型號燙印箔時，同色燙印盡可能的排在垂直線上，節(jié)約燙印箔。

（9）提前做模流分析，確保外觀及熔接痕滿足燙印及客戶對產(chǎn)品外觀要求。

5 燙印的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

目前各大汽車主機(jī)廠，并無完整、統(tǒng)一的針對燙印零部件的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

一般來講，燙印零部件需要滿足，整車外部零部件的通用規(guī)范要求。有的主機(jī)廠，按照噴漆零部件的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行，有的主機(jī)廠按照電鍍零部件的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行?；蛘呒娑兄?。

6 總結(jié)

在外觀效果的角度來講，燙印是對噴漆和電鍍的替代。

與其他兩種工藝的比較，燙印在結(jié)構(gòu)設(shè)計上會受限更多。工藝工序復(fù)雜程度上，會更簡單一些。能夠達(dá)到的外觀效果，差異較小。零部件達(dá)到一定產(chǎn)量之后，成本更加合理。

燙印箔的選擇范圍廣，如不同顏色的燙印箔，不同光澤效果的燙印箔，以及適用于不同基材的燙印箔。外觀效果選擇更加豐富。

環(huán)境污染小，可重復(fù)燙印。在綠色節(jié)能環(huán)保方面，遙遙領(lǐng)先。