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        一種尼龍玻纖注塑預(yù)埋定位銷在汽車SMC 模壓件上的應(yīng)用

        2022-07-26 01:41:04孫兵
        科技與創(chuàng)新 2022年14期
        關(guān)鍵詞:汽車

        孫兵

        (安徽金誠復(fù)合材料有限公司,安徽 合肥 230001)

        尼龍玻纖是在聚酰胺6(PA6)中加入玻璃纖維(GF)進(jìn)行增強,從而得到的一種玻璃纖維增強尼龍塑料,可明顯提高PA6 的拉伸性能、彎曲性能、耐磨性和耐熱性。張士華等[1]研究發(fā)現(xiàn),隨著GF 含量增加,復(fù)合材料的摩擦系數(shù)逐漸減小,耐磨性逐步提高,當(dāng)GF 含量達(dá)到30%后,復(fù)合材料具有較好的耐磨性。尼龍玻纖產(chǎn)品應(yīng)用到汽車上,既具備金屬強度功能特點,又能減輕汽車自身質(zhì)量。下面介紹一種尼龍+30%玻纖注塑預(yù)埋定位銷取代Q235A 鋼件材質(zhì)表面達(dá)克羅處理定位銷在汽車SMC 模壓件上的成功應(yīng)用,不僅可以減輕汽車質(zhì)量,還可以降低制作成本。為增加汽車塑料類材料的使用量,提供實現(xiàn)汽車輕量化經(jīng)驗指導(dǎo)。

        1 尼龍玻纖預(yù)埋定位銷結(jié)構(gòu)

        尼龍玻纖預(yù)埋定位銷是預(yù)埋在SMC 汽車側(cè)門內(nèi)板中,主要起到SMC 側(cè)門內(nèi)板模壓后定型、側(cè)門內(nèi)外板粘接以及側(cè)門總成裝配過程中定位作用,其外徑要求Φ16(-0.15,0)。為了便于注塑成型,避免表面出現(xiàn)縮痕缺陷,將其結(jié)構(gòu)設(shè)計成等壁厚空心結(jié)構(gòu),內(nèi)部增設(shè)工藝孔,其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

        圖1 尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷結(jié)構(gòu)圖(單位:mm)

        預(yù)埋定位銷預(yù)埋到SMC 汽車側(cè)門內(nèi)板模壓件位置如圖2 所示。

        圖2 SMC 汽車側(cè)門內(nèi)板模壓件

        根據(jù)實際使用情況,汽車側(cè)門總成在生產(chǎn)過程中,側(cè)門內(nèi)板預(yù)埋定位銷需多次定位使用,且在側(cè)門內(nèi)板SMC 模壓過程中,模腔內(nèi)需加熱加壓,因此,尼龍玻纖預(yù)埋定位銷還需具備一定的耐磨性和耐熱性。為了提高尼龍玻纖預(yù)埋定位銷的耐磨性和耐熱性,在尼龍材料中增加30%玻璃纖維,以達(dá)到增強尼龍性能的效果。

        2 高溫試驗

        尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷使用功能性主要取決于外徑尺寸,SMC 模壓溫度140~160 ℃,為了驗證在高溫條件下,尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷尺寸變化規(guī)律,按圖1 采用尼龍+30%玻纖棒機(jī)械加工成試驗樣件,進(jìn)行10 min 的180 ℃高溫烘烤試驗,樣品在常溫中放置0.5 h 后,外徑尺寸測量結(jié)果如表1 所示。

        表1 尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷高溫試驗前后外徑測量統(tǒng)計表(單位:mm)

        從表1 可以看出,尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷在高溫試驗后,其外徑尺寸普遍膨脹了0.03~0.05 mm,從而可得尼龍+30%玻纖在自由狀態(tài)下熱膨脹率為0.2%~0.3%。

        3 SMC 模壓試驗

        為了進(jìn)一步驗證SMC 側(cè)門內(nèi)板實際模壓后尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷外徑變化規(guī)律,尼龍玻纖預(yù)埋定位銷按外徑Φ15.8 mm,其余尺寸不變,加工SMC 模壓試驗樣件。尼龍玻纖預(yù)埋定位銷樣件在SMC 側(cè)門內(nèi)板模壓后如圖3 所示。

        圖3 尼龍玻纖預(yù)埋定位銷預(yù)埋圖示

        SMC 側(cè)門內(nèi)板模壓冷卻至室溫后,測量尼龍玻纖預(yù)埋定位銷外徑尺寸,結(jié)果如表2 所示。

        從表2 可以看出,尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷在SMC 側(cè)門內(nèi)板模壓,內(nèi)部充滿SMC 預(yù)浸料冷卻后,在內(nèi)部工藝孔填實狀態(tài)下,外徑尺寸膨脹了0.08~0.10 mm,實際模壓熱膨脹率0.5%~0.6%。預(yù)埋定位銷內(nèi)部工藝孔填滿預(yù)浸料是在SMC 模壓加熱加壓狀態(tài)下進(jìn)行的,而SMC 模壓冷卻后線收縮率為1.20‰[2],遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于自由狀態(tài)下的熱膨脹率0.2%~0.3%,由于尼龍玻纖預(yù)埋定位銷受熱膨脹冷卻后收縮受阻,使得模壓后實際外徑膨脹量略大于高溫試驗膨脹量。

        表2 尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷模壓試驗前后外徑測量統(tǒng)計表(單位:mm)

        4 工程應(yīng)用

        綜合高低溫試驗和模壓試驗后,尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷外徑的變化量通過注塑加工補償,得到其外徑尺寸為(15.8±0.05)mm 的預(yù)埋定位銷。再通過小批量SMC 加熱加壓模壓制作,生產(chǎn)50 套側(cè)門內(nèi)板,共計預(yù)埋100 件預(yù)埋定位銷,外徑膨脹后實際尺寸測量結(jié)果如表3 所示。

        表3 尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷模壓后外徑測量尺寸及合格情況統(tǒng)計表

        從表3 可以看出,尼龍+30%玻纖注塑預(yù)埋定位銷經(jīng)模壓膨脹后,外徑尺寸均符合公差要求,合格率100%。說明通過分析確定的尼龍玻纖預(yù)埋定位銷外徑補償量是合適的,且經(jīng)過SMC 加熱加壓模壓冷卻后,外徑尺寸比較穩(wěn)定。

        5 總結(jié)

        綜上,通過對尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷進(jìn)行高溫試驗,得到其外徑變化規(guī)律,在自由狀態(tài)下外徑普遍膨脹了0.03~0.05 mm,熱膨脹率為0.2%~0.3%。通過注塑模具尺寸補償,獲得注塑后外徑尺寸(15.8±0.05)mm 的尼龍玻纖預(yù)埋定位銷,再通過SMC 加熱加壓模壓后,外徑膨脹了0.08~0.10 mm,熱膨脹率為0.5%~0.6%。從而達(dá)到外徑公差要求,實現(xiàn)了尼龍+30%玻纖注塑預(yù)埋定位銷在SMC 模壓件上的成功應(yīng)用,為尼龍玻纖在汽車零部件上的應(yīng)用積累了寶貴經(jīng)驗。

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