汽車儀表板靜爆淺析

梁勇

摘 要：隨著全球汽車流量的增加和車速的提高，汽車事故也不斷增多，所引起的人員傷亡和財產損失也愈加嚴重，汽車被動安全系統可以在事故發生時最大限度地降低駕乘人員的傷害。本文著重介紹了帶有乘客安全氣囊的儀表板弱化工藝及常見失效模式，希望本文能夠為儀表板乘客安全氣囊的設計和開發起到拋磚引玉的作用。

關鍵詞：安全氣囊；儀表板；弱化

1 安全氣囊及儀表板簡介

1.1 安全氣囊簡介

安全氣囊系統也被稱為輔助乘員保護系統，當汽車遭受沖撞導致車速急劇變化時，安全氣囊迅速膨脹，承受并緩沖車內人員的慣性力，減輕人體遭受傷害的程度，從而達到保護乘員的目的

1.2 儀表板簡介

乘客安全氣囊（PAB）布置于儀表板的副駕駛側，用于保護副駕駛人員的安全。根據PAB的布置結構，儀表板分為無縫式儀表板和有縫式儀表板。

有縫式儀表板是指儀表板在表面上開方形孔，并將安全氣囊總成（帶有氣囊蓋板）布置在孔內，儀表板與氣囊蓋板配合后在表面形成可視縫隙。無縫式儀表板則是將安全氣囊總成（不帶氣囊蓋板）直接布置在儀表板內部，儀表板從表面上看不到縫隙。

無縫式儀表板在視覺效果上要優于有縫式儀表板，但制造成本高，所以無縫式儀表板不適用于成本要求低的儀表板。

2 無縫式儀表板的常見弱化工藝

當汽車發生前部碰撞時，安全氣囊在瞬間點燃火藥并充氣彈出，為了保證儀表板不會有碎片飛向乘客正面，無縫式儀表板需要在內部做弱化處理，這樣儀表板可以沿著強度相對低的弱化線打開一個口，從而讓氣囊從孔內得以順利展開。

2.1 熱刀弱化

熱刀弱化就是用特殊刀口的刀具加熱到約140℃左右，在表皮的氣囊區域進行加工，形成一定形狀的弱化線。熱刀弱化通過表皮在胎具中的定位位置、以及刀具與胎具的相對位置來控制表皮弱化線的位置精度。熱刀弱化是通過調整熱刀溫度、保壓時間（刀具在最低位置的停留時間）和限位塊的高度來控制表皮的殘余厚度。

熱刀弱化針對不同產品需要使用不同的刀具，產品通用性差；當表皮的質量較差時（熔融度不同、表面粗糙、內部氣孔較多）會影響殘余厚度；當弱化線位置與水平面夾角較大時不宜使用熱刀弱化。

2.2 金屬冷刀弱化

冷刀弱化也是用于表皮的弱化，冷刀弱化首先將表皮通過真空吸附而固定在胎具上，然后通過由程序控制的機械手臂帶動切刀來切割表皮。

冷刀弱化設備的柔性生產較好，但冷刀弱化工藝受環境溫度影響較大，主要是溫度會影響表皮的彈性，同時當刀具磨損，刀刃不鋒利時會大大影響表皮的殘余厚度。

2.3 超聲波冷刀弱化

超聲波冷刀弱化就是將超聲波能量加載在切刀上，使得靠近刀尖的零件表面分子在超聲波作用下運動加劇而產生熱量，并融化后形成弱化槽。超聲波冷刀弱化可以用于表皮和硬質儀表板骨架的加工。

2.4 銑刀弱化

銑刀弱化可進行硬塑儀表板骨架、軟質儀表板的骨架及發泡的弱化，其工作原理是通過數控銑床用銑刀加工出弱化線，該工藝通過真空吸附和機械夾緊結合的方式將儀表板穩定的固定在胎具上，并要求弱化切割區域的背面有足夠的支持，確保儀表板在切割過長中不發生位移和抖動。

銑刀弱化可以適應于不同的產品，柔性化生產較高，但銑刀加工對產品的強度要求較高（不適合單獨加工表皮），并且在加工深孔或小直徑孔時容易折斷銑刀。

2.5 激光弱化

激光弱化藝與傳統的加工工藝相比，它是一種無接觸、無切削、精度高、變形小、能耗低、加工對象廣，特別是能方便地加工軟、硬、脆性材料和合成材料的現代精密加工工藝。該工藝是目前儀表板弱化的最常用工藝。

激光弱化加工對象廣，既可以加工PP類注塑儀表板上體，也可以加工由骨架，發泡層和表皮合成的儀表板上體總成。激光弱化加工精度高、變形小、能耗低，特別是能方便地加工軟、硬、脆性材料和合成材料。

3 靜爆實驗常見失效模式及整改建議

3.1 靜爆實驗常見失效模式

由于安全氣囊打開的目的是保護乘員，所以儀表板的靜爆實驗要求極其苛刻，不能出現有對乘員造成傷害的失效情況發生，通常靜爆實驗有三個環境溫度要求：低溫、常溫和高溫。

靜爆實驗的常見失效模式有以下幾類：1）零件脫落。零件脫落會造成對乘員正面傷害的潛在風險，所以在靜爆實驗過程中禁止出現面向乘客的零件脫落或碎片飛濺。2）產品局部碎裂3）氣袋破損。

3.2 靜爆失效模式的整改建議

1）零件脫落

零件脫落多由于連接方式強度不夠引起，如出風口的脫落可能是螺釘緊固點數量不夠或卡扣的卡接強度不足；如氣囊蓋板的脫落可能是蓋板與氣囊框之間的焊接強度不足。

2）產品局部碎裂

產品局部碎片脫落最常見的就是在低溫情況下氣囊蓋板產生的碎片，主要原因是弱化后的殘余厚度不正確引起，通常最先打開處的殘余厚度最小，最后打開處（鉸鏈處）的殘余厚度最大。

氣囊框的焊接位置也會影響到氣囊蓋板的順利打開，從而產生碎片。如果氣囊框在焊接后遮擋了弱化線，則氣囊蓋板在受力時將無法沿著最弱的弱化線打開，從而產生飛邊或碎片。

最后，如果是氣囊總成的金屬框架強度不足，在受力后也會變形，從而撞擊塑料件導致產品碎裂。

3）氣袋破損

氣袋破損通常是火藥量過大，導致氣袋局部燃燒；或沖擊力超出氣袋縫線的承受力，導致氣袋開裂。

4 總結

乘客安全氣囊是被動安全系統的一個重要組成部分，希望通過對本文的介紹，能夠為儀表板乘客安全氣囊的正向開發提供借鑒之處。