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 近几年随着我国汽车工业的高速发展, 汽车上大型零件采用注射模成型也日益成为模具制造业界的一个新热点, 特别是汽车仪表板、前保险杠、后保险杠、侧裙这类高附加值的大型外观塑件更成为各大模具厂开发制造的重点。但现阶段国内各模具厂所开发的该类产品, 多数还停留在为中低档轿车配套的水平, 离中高档轿车要求的质量还有一定的距离, 这种差距直接体现为目前国内几大汽车公司均依赖进口该类产品模具来解决新车型的开发需求。

就模具的开发过程而言, 大型零件和小型零件基本是一样的, 在成型过程中出现的塑件缺陷种类也类似, 之所以目前国内尚不能开发出满足高档轿车质量要求的大型外观塑件, 其中的一个重要原因在于还没有完全掌握该类零件的外观质量标准和调试技术。只有在积累了足够的调试经验, 完全掌握了质量标准, 并将它们应用到模具的设计、制造环节之后, 开发制造该类汽车产品注射模的整体水平才能得到质的提高。

    与一般的塑件一样, 汽车大型外观塑件在模具试模过程中也会产生变形、气痕、松软、飞边、泛白、熔接痕、银丝纹、烧焦、射流痕、擦伤、龟裂等缺陷。在各种外观质量缺陷中, 熔接痕是很难改善的, 特别是在仪表板、前保险杠、后保险杠、侧裙这类汽车大型塑件中, 即使到了模具调试末期, 当塑件其他缺陷均得到了很好改善的时候, 为了达到塑件的外观要求, 熔接痕仍有可能是令广大工程技术人员头痛的事情。

    现结合在成型汽车大型塑件方面的经验, 介绍大型塑件相关的质量标准和模具调试技术, 并重点探讨熔接痕的改善方法。

    2 汽车大型外观件的质量标准及熔接痕的形成

    2. 1 外观件的质量标准

    汽车塑件的外观根据装饰价值及表面处理分为a 级、b级、c 级、d 级4 类。

    a 级——组装后很容易看到的地方, 装饰价值高的部分。

    b 级——组装后容易看到, 但装饰价值稍低于a 级的部分。

    c 级——组装后较难看到,装饰价值低的部分。

    d 级——不需要装饰价值的部分。

    以后保险杠为例, 具体产品的质量要求如图1所示。图1 中, Ⅰ处应达a 级要求: ①不允许有变形、凹进、松软、毛边、泛白、流痕、银丝纹、烧焦、射流痕、擦伤、龟裂; ②流痕深≤0. 001 mm、弯曲变形量300 mm内≤1 mm。Ⅱ处应达b 级要求: ①不允许有变形、凹进、松软、毛边、泛白、流痕、银丝纹、烧焦、射流痕、擦伤、龟裂; ②流痕深≤0. 005 mm、弯曲变形量300 mm内≤2 mm。Ⅲ处应达c 级要求: ①变形、凹进、松软、毛边、泛白、流痕、银丝纹、烧焦、射流痕、擦伤、龟裂等缺陷不显眼即可; ②流痕深≤0. 01mm,弯曲变形量300 mm内≤3 mm。

    2. 2 熔接痕的形成

    熔接痕是由模具不同位置浇口处流出的熔融塑料汇聚时形成的交接痕迹。熔接痕的形成原因是由于各浇口流出的熔料经过形状复杂的型腔到达汇聚处时各自的温度、压力、速度不完全一致而产生的。

    就后保险杠而言, 其浇口设置及熔融塑料流动方向按图2 箭头所示, 成型后将在图3 所示位置形成2 条主要的熔接痕(左右对称) 。

    3 避免熔接痕产生的工艺措施

    当塑件表面质量由于有熔接痕达不到设计要求时, 技术人员通常先会从熔料温度、注射速度、压力、流量、模具温度等方面入手解决。避免熔接痕产生的方法见表1。

    通常熔料温度、注射速度、压力、流量、模具温度的调节都通过设备来实现, 参照成型条件标准小幅度调整,逼近理想值。

    显然,熔料温度、流动速度、压力、流量、模具温度这些可以通过设备来调整的项目是比较容易实现的, 一方面调整起来方便, 另一方面可以多次反复。困难的在于当以上手段已经无法解决时, 就不得不通过修改模具的方法来实现预期效果, 这也是要论述的重点。

    需要修改模具的情形可能有以下几种:

    (1) 熔接痕处夹有气泡, 需要在对应的分型面增设排气孔。

    (2) 熔接痕深度始终超差, 需要调整塑件也即模具型腔的厚度。

    (3) 熔接痕的位置偏向塑件中部, 需要调整浇口的位置。

    下面对以上3 种情形的改善工艺分别进行叙述。

    熔接痕处气泡的形成是由于当两股熔料汇流时, 所包围的气体没有及时排除, 而留在了塑件内部, 在熔接痕表面形成凹坑, 可以通俗地称之为“困气”。究其原因, 可能是对应位置的分型面研配过紧, 以致气体无法排出; 也可能是合模后, 型腔高度尺寸过度不均匀(塑件壁厚相差较大) 造成。针对前一种情况, 常通过增加或增大排气槽来改善, 以目前国内应用最广泛的PP 料为例, 根据PP 料的溢料间隙为0. 03 mm这一参数，为避免溢料形成飞边，排气槽间隙为0. 01 ～ 0. 02 mm最理想。

    为便于模具加工和成型过程中型腔的清理, 排气槽的位置多数情况会选择开在定模的分型面上，并尽量开设在型腔的最后充满处。对于型腔高度尺寸过度不均匀的情形，只能通过“补焊”和“打磨”的方法来调整型腔尺寸，这是难度最大，也是模具技术人员在调试中最怕遇到的, 它的调整方法和下面要讲到的熔接痕高度始终超差的调整方法一致。

    当通过调整设备工艺参数和开排气槽的方法皆无法改善或消除塑件由于熔接痕导致质量不良时，很可能不得不调整型腔的尺寸, 当然需要对塑件相应处的厚度进行准确的测量之后, 在设计允许的范围内作业。

    保险杠塑件的壁厚在不同部位并不是一个等值，而是一个渐变的量，其原因是考虑到塑件的具体形状及熔融塑料的流动性, 渐变的壁厚有利于成型。壁厚通常在2. 60～3. 50 mm。以后保险杠为例，型腔厚度变化的大致情况如图4 所示。

    模具型腔尺寸的修改分2 种情况一种是增大型腔尺寸, 另一种是减小型腔尺寸。对于第一种情况实现起来较容易, 根据检测数据直接对模具型腔的相应部位实施打磨即可。第二种情形就比较复杂，为了达到减小型腔尺寸的目的，首先需要在模具型腔面上堆焊, 然后打磨。下面具体介绍减小模具型腔尺寸的方法。

    从工作的难易程度上, 首先考虑选择在动模上进行“补焊”和“打磨”会比在定模上容易得多。由于注射模的定模型腔面质量直接影响到塑件外观, 而焊接过程中有大量的热产生, 没有充分的工艺措施保证时，这些热量往往会改变型腔面的组织成分，导致型腔面硬度不同，进而影响塑件外观，实践中要尽量避免定模型腔面的修改。

    动模型腔面修改的一般步骤如下:

    (1) 通过在型腔面贴胶的方法试模，大致得出型腔需要增减的厚度。

    (2) 实施“补焊”和“打磨”作业。

    (3) 再次试模，根据成型效果调整型腔面的尺寸。

    其中第二步是难点和关键, 以下是型腔面修补的详细过程:

    a. 选定和母材相匹配的焊接材料, 并确定焊接范围，预留并保护好打磨基准，如图5 所示。

图5 动模型腔面堆焊分区示意图

    b. 分区交替堆焊, 注意不要从头焊到尾, 以免内应力造成模具型腔面裂损,如图6 所示。

图6 动模型腔面堆焊基准示意图

    c. 对照预留基准, 开始打磨, 注意做好周边相关部位的保护。

    d. 测量补焊面的高度, 达到要求之后, 将基准空位焊满，完成型腔面的修改。

    根据塑件外观标准分级，当熔接痕的位置偏向塑件中部时，就较容易被看见, 影响客户对塑件的外观评价，所以技术人员通常会尝试调整浇口的位置或大小，以将2 股树脂熔合的位置推向两侧，如图7 所示。

    为了把熔接痕推向塑件两侧, 可以加大浇口1的流量(如图8 所示) ，或者改小浇口2、3 ,或者将浇口2、3 适当向两侧移, 具体的修改量或偏移量根据成型情况决定。

    4 结束语

    熔接痕是影响塑件质量的一个重要因素, 尤其像汽车仪表板、前保险杠、后保险杠、侧裙这类大型外观件, 更需要在准确把握质量标准的前提下大胆实践，不断提高调试技术，积累经验。

    以上阐述了通过更改加工设备工艺参数及3 种修改模具型腔的方法，避免或消除熔接痕，具体在模具型腔修改过程中，还必须综合考虑所采取的方法可能对塑件外观其他方面带来的影响。比如修改型腔尺寸是否会造成塑件表面的凸凹变形，加大排气间隙时是否会带来飞边，等等。

    随着工艺技术的不断提高，塑件外观质量也会不断得到改善，据介绍，现在已经发展了一种多点注射工艺，能较好地解决保险杠等大型外观件产生的熔接痕问题。