免噴涂汽車側踏板端頭的研究應用

劉倩倩

(江鈴汽車股份有限公司, 江西南昌 330008)

0 引言

汽車的顏色是體現汽車美學的重要一部分，它與汽車造型一起呈現的視覺效果引領著汽車設計新風尚。汽車車身主體結構及大部分外觀裝飾件表面大都采用噴涂工藝呈現各種色彩、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，否則可能出現橘皮、氣泡及色差等缺陷。而且，噴漆工藝對環境的污染和對人體健康的危害也有悖于科學發展觀。因此，噴涂技術的改善和免噴涂材料及工藝的研究應用變得十分緊急和必要。

1 免噴涂材料在汽車領域的應用

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]。對于環境和資源而言，因為在模具內直接成型無需后處理，免噴涂技術可以避免噴漆工藝造成的空氣污染和VOC問題。而且，免噴涂產品可以100%回收利用，實現了能源的節約和資源的循環利用。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域的研究和應用逐漸普及開來：

(1)高光黑效果的免噴涂產品，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品，如保險杠側裙護板、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]，充分實現了經濟效益和社會效益的統一。

2 汽車踏板免噴涂可行性研究

2.1 方案概述

圖1為某款汽車側踏板，兩側端頭原為塑料噴漆件，因處于被經常踩踏的部位，局部區域出現了不同程度的掉漆現象。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對措施的積極尋找，作者初步認為免噴涂技術是解決該問題的一個有效方案。因為免噴涂技術在原材料中加入了色粉，成型后產品表觀和內部顏色一致，即使磨損也不會出現“掉漆”現象。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感、性能更加優異的制品。

圖1 側踏板

2.2 產品結構可行性分析

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，會產生料流積聚現象，成型零件表面會產生流痕，故應用件需盡量平整，加強及固定結構盡量設計在零件邊緣等對外觀質量要求不高的區域[4]。如圖2所示，初步評估現有產品填充時料流會在固定結構①和內部加強筋②處產生滯留，影響表觀質量。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，將安裝結構簡化，安裝數量由2個變為3個，安裝位置也進行調整，即通過安裝點結構、數量和位置的變更來彌補去掉加強筋帶來的強度不足。

從生產投資、制作周期和產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 原零件結構

圖3 優化后零件結構

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 產品試制及零件性能驗證

通過上述對零件結構的調整、對材料及工藝參數的選擇和反復的試制工作，如圖4所示，成功得到外觀理想的產品：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掉漆現象。問題得到有效解決，產品可進行大批量生產。

4 總結

通過對汽車側踏板塑料端頭結構、材料及工藝的分析調整，以及實際零件的性能驗證，得到了符合要求的免噴產品，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，免噴涂成本優勢較為明顯，既環保又可回收循環利用，對今后同類零件的開發提供了參考。以此得出的經驗如下：

(1)隨著國民整體經濟水平的提高，汽車逐漸成為老百姓日常出行的交通工具。汽車行業快速發展的同時必須嚴格遵循可持續發展戰略，這是社會和生態環境對汽車行業提出的硬性要求；

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

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