聚丙烯汽车保险杠材料的研究开发进展【续】 - 车辆工程专家|汽车开发 ...企业库|免费b2b网站

聚丙烯汽车保险杠材料的研究开发进展【续】 - 车辆工程专家|汽车开发 ...

2.2国外状况

国外对塑料汽车保险杠的研究起步较早，60年代就已形成商品化生产规模，当时主要选材为PU和PC/ABS合金。进入80年代后，由于PP改性材料具有价格便宜、设计自由度大、可注射成型、废料可回利用等优点，成为制作保险杠的{sx}材料。近年来，随高分子合金、复合、动态硫化、相容剂及共混理论与技术的发展，PP改性材料已不断适应各种汽车保险杠用材的要求，PP保险杠正在逐步代替其他材料的保险杠^[3]，使用PP改性材料生产的保险杠已占70 %。

欧洲保险杠材料大部分采用可注射成型的EPDM改性PP材料，90年代初，欧洲约有85%保险杠是用EPDM改性PP制作，1995年提高到95%^[3]。

日本在塑料保险杠的开发方面始终处于世界的前列。日本90年代大约80%保险杠用改性PP制成。日本窒素公司开发了一系列用于汽车保险杠的高结晶PP。日本本田CR-X 型汽车是世界上较早采用注射模塑法生产改性汽车保险杠的汽车。日产汽车公司和三菱油化公司也研制了由PP嵌段共聚物、苯乙烯弹性体和聚烯烃系乙丙橡胶3种组分配成的新材料制作的保险杠。用该体系生产的保险杠具有高刚性、耐冲击性、抗损伤并具有良好的光泽、弹性和涂装性。将保险杠装车后，在8km/h受冲撞时可不碎裂，并具有复原的弹性。这种材料还具有装饰美观，可注射成型等特点。在性能方面与聚氨酯差不多，成本则减少10%～20%^[11]。日本三井化学也研制了以由PP嵌段共聚物、弹性体和滑石粉色目料配成的材料制成保险杠，综合性能良好。1991年，丰田汽车公司将纳米PP复合材料用于汽车前后保险杠，使原保险杠厚度由4mm减至3mm，质量减轻约1/3^[2]。

据报道，北美汽车工业TPO的使用量年增长率超过10%，2005年，TPO在北美塑料保险杠市场所占份额将达75 %。而RIM聚氨酯和PC/PBT则将下降到20%和1 %。美国GM公司正在广泛采用TPO取代RIM作保险杠。福特公司正逐步停用PC/ PBT保险杠。克莱斯勒公司长期以来一直使用TPO保险杠，并计划用TPO取代其他材料。TPO在市场上所占份额持续上升的一个重要原因就是材料性能的改善^[11]。

目前PP/EPDM用于汽车保险杠是汽车工业发展趋势。国外一些公司开发了许多回收PP/EPDM保险杠的方法。如德国大众汽车公司采用先粉碎、清洗，然后再造粒及模塑的方法。这种方法简单可行、效率高。也有一些公司采用将回收的PP/EPDM汽车保险杠先粉碎，然后用二甲苯作溶剂分离聚合物的方法。日本汽车公司则先除去保险杠涂料，然后再加工成新的汽车保险杠。再生的PP/EPDM汽车保险杠与新生产的PP/EPDM汽车保险杠一样，可装在汽车上使用。日本目前80%保险杠采用PP/EPDM制造。欧洲汽车保险杠材料大多采用德国BASF的产品。

表4

1　气辅注塑ＣＡＥ模拟分析条件
1.1    分析用原料
1.2    分析所用的注塑原料为ＤＳＭ公司产ＰＰ/ＥＰＤＭ，其主要成型参数如表1所示。

1.3    分析用注塑机
1.4    分析采用的注塑机主要参数见表2。

2　气辅注塑ＣＡＥ模拟分析过程
2.1    分析简介
2.2    塑料充填形态取决于模具浇注系统的形式，例如浇口、流道尺寸、浇口的位置等；气道设计包括进气形式、进气点的位置、气道分布以及气道尺寸等内容。保险杠常用的进气形式有两种，一种是从模具型腔进气，另一种是从主流道入口进气。本文采用从型腔进气的形式。气体主要从制品局部壁厚尺寸较大部分穿过，因此在建模过程中须将这部分等效成气道，并设置形状因子；汽车保险杠模具一般采用短射或满射气辅成型工艺。良好的气辅成型工艺关键是处理好了几个要素的关系，这几个要素分别为进气时间、射料时间、进气压力。
2.3    该套汽车保险杠模具的分析从这三个要素出发，先后调整了浇口位置、浇口数量以及气辅成型工艺的设置等，最终取得了良好的效果。该套汽车保险杠制件属于薄壁狭长型制件，壁厚在1.2～2ｍｍ之间，总长度约为1200ｍｍ。
2.4    2.2　原始方案分析

图1 为原始设计模型。如图1所示，制件采用3点(Ａ，Ｂ，Ｃ)进料；流道为热流道，直径12ｍｍ；浇口为侧浇口，宽度8ｍｍ，长度2ｍｍ。制件边缘处壁厚尺寸较大，可以将其用作气道，在建模过程中等效成一维圆柱，直径为7.2ｍｍ，形状因子1.13。Ｄ为进气点。分析条件如表3所示。

图2为原始方案分析气体掏空率。从图2可以看出，气道附近有气体不均匀渗出；且部分气体通过浇口Ｃ进入热流道内，使成型工艺较难调整。造成以上缺陷的原因可能有如下几点：一是3个浇口造成充填不均匀，从而影响气体穿透；二是气压太大，延迟时间太短；三是进气点离浇口太近。

图3为原始方案分析熔接痕。从图3可以看出，制品表面有大量尺寸较大的熔接痕，大大影响了制品表面质量和力学性能。
2.3　优化方案分析

根据原始方案分析发现的问题作出如下调整：浇口数目由原来的3个减少为1个 ..

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