SMC汽車擾流板的研制

    為改善汽車空氣動力性能,強化高速行駛狀態下的穩定性,增強汽車的動感和外觀特征,體現個性化設計,按照空氣動力學原理設計的汽車擾流板在歐美等發達得到了廣泛應用。汽車擾流板一般安裝在汽車后上部或中部,中部擾流板設計空間較大,更能體現個性特征、實現豐富的造型,因而應用較普通。復合材料可設計性強,比重小,理化性能
優異,綜合成本低,極適合生產擾流板這類異型產品,國外絕大部分汽車擾流板采用復合
材料制造。片狀模塑料(SMC)作為一種先進的模壓材料適用于高精度、結構復雜、外觀要求高的制品的規模化生產,廣泛應用于汽車工業。美國每年用于汽車工件的SMC高達十幾萬噸。利用SMC生產中空結構的汽車擾流板,既發揮SMC材料的特點,同時中空結構流線順暢飽滿、剛性好,制品輕量化。北京汽車玻璃鋼制品公司發揮多年SMC汽車零部件的制造經驗,成功開發了中空結構的SMC中空擾流板。
l產品結構
1.l分片成型,中空粘接
    擾流板產品與車身連接固定,要求配合間隙均勻,使用過程中不允許變形和振動,這
要求擾流板產品總體具有良好的強度和結構剛性,同時在汽車尾部對擾流板的自重要求嚴格,因此復合材料中擾流板一般采用中空結構,水平分型,分片成型,粘接而成。
1.2對應限位
    產品兩片對接的精度直接影響產品線型的流暢,流線的清晰與否是衡量產品是否達到汽車外觀零件要求的重要標志。盡管兩片對接的精度在后續加工中可以通過工裝保證,但是單片內部結構的合理可以降低后續工裝的投資,簡化后續加工。我們在上下兩片對應設計了八點限位,均布在產品周邊內則,有利于產品在加壓粘接時單片找平找正,保證粘接縫順暢一致。
1.3本體減厚,內部加強
    為實現產品輕量化并達到設計的剛性和強度,為降低本體厚度內部設計加強筋。但內部加強筋結構是否合理會影響SMC制品的外觀,甚至帶來外表面縮痕,特別在低波紋SMC汽車外觀件設計時對加強筋都會特別關注,該產品筋的幾何形狀作為重點考慮。厚度選擇為本體的75%,且保留了2º的斜度。終經過產品驗證,效果良好。
2成型工藝
2.1工藝流程
    備料→模壓→二次加工→粘接→修整→噴漆→檢驗→出廠
2.2材料研制
    配方設計時考慮足夠的力學性能及低波紋度,以保證薄壁制品的強度和外觀件產品表面質量與車身一致的基本要求,同時從工藝角度看,該產品流程較長且內部有加強筋,對材料流動性工藝性都提出了較高要求。經過反復試驗,我們在對原有汽車級SMC配方進行了篩選,調整后的5/1000收縮率低波紋配方系統滿足了設計要求。材料配方見下表:

組分 不飽和聚酯 低波紋添加劑 BYK助劑 過氧
化物
內脫
模劑
填料 增稠劑 色漿 玻璃纖維%(質量)
質量份 60 40 2 1.5 4 200 2.4 8 25

該配方材料力學性能經檢測全部達到設計要求,見下表:

性能 密度(g/cm3 彎曲強度(MP) 彎曲模量(GPa) 拉伸強度(MPa) 拉伸模量(GPa) 收縮率(%) 斷裂伸長率(%) 巴氏硬度
檢測植 1.85 160 8 70 10 0.05 1.3 45


2.3模壓工藝
    由于該產品流程較長,不易排氣,同時考慮產品后續粘接噴漆需高溫烘烤,為幫助材
料在模具中流動,減少低分子物在制品中的殘留,降低氣泡產生的可能,使制品更加致密,我們選擇了真空輔助模壓成型工藝。工藝參數的設定以高溫度大壓力慢合模為原則。
2.4加工粘接
    在加工過程中,操作人員必須注意避免污染制品表面,表面污染特別是油脂類污染會帶來噴漆缺陷。毛坯邊緣所有毛刺和疏松的玻璃纖維要清除干凈,加工過程中不要切傷底材,裸露的底材會增加涂料烘烤時零件邊緣產生孔隙和涂層起泡的可能。
    粘接對于中空結構的外觀零件是非常重要的工序,該產品的粘接工藝流程如下:
    粘接面處理→膠粘劑配置→涂膠→疊合加壓→加熱固化→定型清理
    SMC制品粘接工藝的重點有三個方面:是粘接面處理。因為SMC配方中都含有內脫模劑,在壓制過程中會部分使用外脫模劑,這些脫模劑在制品成型過程中會遷移到表面,形成薄薄的一層膜,它的存在會嚴重妨礙膠粘劑和粘接面的接合,必須處理。擾流板產品要滿足規?;a,要用快速的處理方法,因此選用了化學溶劑清洗的辦法;第二是膠粘劑的選擇。膠粘劑的選擇既要滿足規模生產,又要達到產品功能要求。為此我們選擇了收縮率小、韌性高快速固化的聚胺酯膠。第三是膠層厚度及均勻性,在SMC制品粘接過程中膠層厚度一般控制在0.05一0.15mm。膠層過厚會降低接頭剪切強度和膠層強度,而且使用過程容易發生蠕變,導致強度下降。膠層過薄施工中容易造成缺膠,影響粘接強度。
2.5涂裝噴漆
    汽車制造廠為了保證車身顏色的一致,杜絕色差,一般要求擾流板和金屬車身一起噴面漆。因為SMC材料是不導電的,和金屬車身一起噴漆時,導電性不同極容易產生涂料堆積差,因此必須解決SMC制品的表向導電問題。SMC制品表面預先噴涂導電底漆,把和金屬車身的導電性差異降到小是目前解決這個問題較理想的辦法。
    我們采用高溫固化的環氧系統導電底漆,涂層厚度20um,固化溫度180℃,固化時間 1800s,取得了滿意的效果,達到了面漆噴涂無色差的質量要求。
3結論
3.l采用汽車級SMC材料可以在規定重量以內,滿足剛性強度和功能性要求,制造中空結構汽車擾流板。
3.2配方合理的低波紋SMC材料可以用于A級表面線型復雜的異型制品的制造。
3.3 SMC材料通過處理對以實現表面導電性的改善,和金屬車身一起通過油漆噴涂生產線,實現產品無色差。