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塑料材料在中、重卡车外饰件上的应用及存在问题

2020-9-14 10:07:19      点击：
在国内的各大中、重卡车品牌之中，欧曼是将塑料材料应用于外饰件最早的汽车厂商之一。早在2003年，欧曼进军重卡市场时，其外饰件就几乎全部采用了塑料材料。而包括一汽、二汽和重汽等在内的其他几大中、重卡品牌在这方面的关注和应用相对滞后，塑料材料在外饰件的应用也均偏低，仅部分车型前翼子板、前面罩和散热格栅等少量制品应用了塑料材料。
　　直到2005年，随着钢材、柴油等原材料成本和使用材料成本的不断提高，国家对超载的严查，以及用户对整车载货量提出了更高的要求，各大中、重卡车整车厂开始将整车降重作为重点工作目标，才有效改善了塑料材料在中、重卡车外饰件的应用现状，进而使得塑料材料在中、重卡车外饰件的应用得到了长足发展。
　　塑料在外饰件的具体应用情况及工艺要求
　　塑料材料应用于外饰件的主要目的是通过以塑代钢来减轻汽车的自重。目前，塑料材料已广泛应用于保险杠、前面罩、导流板、散热器格栅、挡泥板、脚踏护罩和车门装饰板等主要制件。然而，每个制件对塑料材料的工艺要求有所不同，下面我们就上面提到的几个制件来加以分析。
1、保险杠等前围制品
汽车保险杠是在汽车前部与外界发生碰撞时给车身以缓冲保护的装置。近几年开发的新款车除部分自卸车保险杠采用金属钢板制成外，牵引车和平板车均已采用塑料材料，可选用的材料有金属骨架+改性PP、SMC+PP和SMC片体模压玻璃钢等，而目前以SMC片体模压玻璃钢为主。若保险杠用量不大时，可选用耐热温度不低于80℃的RTM玻璃钢材料。
      保险杠应当具有一定的刚度和强度。一般，一辆汽车应当能够在不小于5%的坡面路面（干的水泥或沥青路面）向上推行另一辆同吨位的满载汽车，并同时保证保险杠无明显变形，这就对塑料保险杠的设计结构及工艺提出了要求。以SMC片体模压玻璃钢保险杠设计为例，其具体要求如下： 
（1）壁厚：成型工艺不同，对塑料保险杠的壁厚要求也各不相同。一般，SMC成型工艺要求塑料保险杠的厚度为3mm左右，RTM成型工艺为5mm左右，而塑料材质通常取3～4mm。同时，还应尽量保证壁厚均匀一致，以避免因壁厚变化造成缩孔、气泡和塌坑等缺陷影响质量。如结构需要，壁厚不均匀度应控制在1：1.5～1：2这一范围内。
（2）加强筋：保证塑料件的强度和刚度，同时又不致使塑料件的壁厚过厚，可在塑料件的适当部位设置加强筋。若实际要求必须采用较高的筋时，可采用纵横交错的筋构成。筋的高度一般不超过40mm，尖端厚度应维持在1.2～2mm之间，并取合理的脱模斜度，以利于模具的加工和制成品脱模。为避免保险杠的外表面出现缩痕影响外观，加强筋的壁厚一般不超过被加强塑料件壁厚的1/2。
（3）脱模斜度、方向及分型面：为便于出模，塑料件必须具有足够的脱模斜度，一般取脱模斜度为10°～30°。脱模斜度最好与脱模方向及分型面同时确定,三者确定时应本着分型面简单的原则，尽量减少分型面处的飞边现象对零件质量的影响。

图1 通孔式连接方式效果图
 
（4）功能要求：塑料保险杠的设计要尽可能地实现前照灯调光的便捷性（如图1所示）；需要考虑前照灯维修更换灯泡时的可接近性；需要考虑是否增加大灯的防尘及防泥水等措施。在设计的过程中，还需考虑塑料保险杠及其骨架制造、装配累积误差，以避免产生如与周边零部件的间隙、阶差过大等影响整车质量的缺陷，为此设计时要尽可能地减少中间装配链，并尽可能运用工装保证整车质量。

塑料材料在中、重卡车外饰件上的应用及存在问题

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（5）安装方式：塑料保险杠的安装方式通常有两种，一种为通孔式，另一种为预埋嵌件式。前者的位置选择一定要合适，否则会对外观产生一定的影响。后者由于嵌件结构没有通孔式结构牢固，安装点要多于前者。两种结构在中、重卡车上均有应用。具体如图1和图2所示。
 

图2 嵌件式连接效果图
（6）安装定位面：保险杠安装定位面的选择，应尽量选择大的固定面，并尽可能与周边其他车身部件，如脚踏护罩等选择同一基准面，这样可以避免因基准面的装配误差而导致的保险杠的装配误差。
（7）表面处理：SMC材质可采用亚光漆处理，多喷涂与本体相同的颜色；改性PP保险杠可通过材料本身调成黑色或灰色等颜色，也可喷涂与本体相同的颜色，并多加皮纹处理。
　　前翻转盖板、导流罩和导流板可选用与保险杠相同的塑料材料。一般，前面罩多采用SMC片体模压玻璃钢，而导流罩和导流板由于生产量相对较少，多采用L-RIV成型工艺和RTM成型工艺。
2、挡泥板
　　挡泥板是保护其他道路使用者尽可能地不受到汽车车轮甩出的石子、泥沙、冰雪及水等杂物袭击的配件，因此，挡泥板应具有较好的低温冲击性、耐热性、较好的抗拉强度、断裂伸长率、耐撕裂强度以及适当的硬度。
　　根据使用位置的不同，挡泥板可采用的材料包括改性PP、PU、ABS树脂、SMC、复合聚丙烯、碳纤维增强塑料以及PP合金等材料。其中，应用最广的是改性PP和PP合金，部分产品由于强度的要求而多采用SMC和ABS树脂。
　　一般，部分简单制品，如挡泥皮等可采用压注工艺进行生产。而对于改性PP、PP合金挡泥板，则应通过注塑工艺来生产，设计时的结构及具体工艺性要求是：挡泥板的壁厚控制在2.5～4mm；尽量避免增加成型时间，并使用长而细的加强筋，从而保证在材料的流动过程中不影响气体的排出；脱模斜度的最佳取值为2°，同时应避免每边的脱模斜度小于1°；内部圆角半径不能过小，一般最小内部圆角半径不应小于1mm；表面多采用皮纹处理。 
3、散热器格栅
 

图3 散热器格栅
 
　　散热器格栅是发动机冷却通风用格子状部件，其作用是在汽车行驶的过程中，将迎面风导入发动机室来冷却发动机，并在停车时散发发动机的热量，还可保护散热器及外装饰件。选用散热器格栅的材料应具有强度高、刚性好、韧性好、耐振动、耐低温冲击、耐热和耐候等特性。根据车型的不同要求（尤其是耐热性），散热器格栅可采用耐热性ABS、改性PP、PC/ABS、PA+40%GF以及SMC等材料。目前，应用较多的是耐热性ABS和改性PP材料。
4、角板、车门外装饰板
　　此类部件通常装配于白车车身上，往往取决于整车的造型，且需承载一定的作用力，因此多采用ABS、SMC以及PC/ABS等材质。
5、脚踏护罩
　　脚踏护罩根据其功能的不同，所采用的材质也不尽相同。仅作为装饰件时，脚踏护罩多采用改性PP材质，而承载力时则多采用PP+玻璃纤维、ABS+玻璃纤维和SMC片体等材料。
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　　外饰件塑料制品的性能要求
　　中、重卡车对外饰件中塑料制品的要求很高，具体性能要求如下：耐寒（-40℃）、耐热（90℃）且耐冷热循环；具有很好的耐大气老化性能：经3 000h氙灯/淋雨测试后无变形，且不发生龟裂褪色等现象；具有振动可靠性和振动耐久性（前保险杠的振动频率可选用15 Hz）；落下冲击（-40℃温度条件下，重达350g的钢球）不得有破裂、变形等现象；嵌件的连接强度要求非常高，即嵌件的拔出力≥400N，最大承受扭距≥35Nm。 
　　国内外饰件塑料制品应用中存在的问题
　　与国外相比，由于国内将塑料材料应用于汽车外饰件的时间不长，发展还不成熟，在具体的应用实践过程中还存在一定的问题，现总结如下：
1、目前，国内塑料生产企业尚未掌握大部分高性能塑料材料的生产技术，塑料原料往往只能进口，无形中增加了生产成本，从而导致性能良好的塑料制品不能及时应用到国内整车外饰上。
2、专用塑料生产企业所生产的原料其性能和质量的稳定性参差不齐，导致塑料材料性能不稳定，再加上塑料制品加工企业添加剂添加量及质量不同，最终导致整车外饰件塑料制品的质量存在一定的不稳定性。
3、专用的塑料牌号较少，不能充分满足选材的要求，因此整车厂还需要通过摸索过程来制定自己的选材标准。
4、虽然应用于汽车领域的新材料和新技术层出不穷，但许多新材料到目前为止还并未应用于国内中、重卡车的外饰件，如塑料挡风玻璃等部件。