隨著汽車以塑代鋼的不斷推進(jìn)，工程塑料設(shè)計(jì)生產(chǎn)的汽車零部件在整車中所占比例也不斷提高。在汽車門鎖系統(tǒng)中，車門把手一直是影響汽車使用體驗(yàn)，突出汽車外觀的重要組成部件。相對(duì)于傳統(tǒng)的金屬合金類車門把手，工程塑料成型的車門把手具有重量輕，成本低，設(shè)計(jì)靈活，生產(chǎn)周期短等諸多優(yōu)點(diǎn)。
在設(shè)計(jì)上，車門把手通常采用電鍍、噴車身漆或無表面處理等設(shè)計(jì)方式。由于大部分主機(jī)廠對(duì)于汽車外飾都有非常苛刻的耐環(huán)境要求，所以在車門把手上進(jìn)行電鍍或噴漆等處理有助于提高零部件的耐熱、耐紫外、耐鹽霧等性能。
由于PC/ABS材料具有力學(xué)性能高、尺寸穩(wěn)定、抗蠕變、耐環(huán)境應(yīng)力開裂、可以電鍍、噴漆等優(yōu)點(diǎn)，該材料正越來越多的被使用在汽車外門把手的設(shè)計(jì)上，其中以握把型的為常見。氣輔成型的握把型車門把手有強(qiáng)度高、重量輕、尺寸精度高等特點(diǎn)，但是對(duì)于成型精度和材料的要求也更高，在實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生外觀缺陷或性能缺陷。通過對(duì)常見缺陷的研究，將有助于今后的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。
氣輔成型GIM(Gas-Assisted Injection Molding)是指在塑膠充填到型腔適當(dāng)?shù)臅r(shí)候（90%~99%）注入高壓惰性氣體，氣體推動(dòng)融熔塑膠繼續(xù)充填滿型腔，用氣體保壓來代替塑膠保壓過程的一種成型技術(shù)。
在汽車門把手的生產(chǎn)中，常見的缺陷有：
<1>素材表面凹點(diǎn)
在成型后的制件表面上可以觀察到肉眼可見的針眼，使用顯微鏡放大后，可以看到環(huán)狀坑洞。通常較淺的針眼可以通過拋光等手段進(jìn)行后處理，而較大的則不行。該缺陷會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的電鍍或噴漆后表面出現(xiàn)麻點(diǎn)，從而影響成品率。這種針眼通常是由于在充模時(shí)熔融膠體和模腔貼合不緊密，有氣體包覆在兩者之間照成的。通過提高成型時(shí)的注塑溫度和模溫，有助于降低針眼發(fā)生的頻率。但是，要從根本上解決這個(gè)問題，還是需要從材料和模具兩方面著手進(jìn)行改進(jìn)。首先，可以提高PC/ABS材料的流動(dòng)性，使之可以更好的復(fù)制模具；其次，可以加強(qiáng)模具的排氣，并在生產(chǎn)中定期清理排氣槽。
<2>素材表面凸點(diǎn)
制件表面的凸點(diǎn)在用肉眼觀察時(shí)和凹點(diǎn)非常接近，但使用放大鏡觀察后可以發(fā)現(xiàn)在缺陷位置出現(xiàn)的一般是直徑在100至300um的未熔雜質(zhì)。一旦未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)素材表面凸點(diǎn)的存在，在電鍍噴漆后會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的外觀不良。在生產(chǎn)中引入雜質(zhì)的可能性非常多，因此必須加強(qiáng)生產(chǎn)中各個(gè)環(huán)節(jié)的環(huán)境管理。
<3>素材表面氣泡
在制件表面的未破裂氣泡通常出現(xiàn)在近澆口處，氣泡的直徑在200um以上。氣泡和凸點(diǎn)的主要區(qū)別在于氣泡的邊緣更光滑，常表現(xiàn)為平滑的圓弧。氣泡產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜，成型時(shí)的困氣和材料降解均有可能導(dǎo)致制件的表面出現(xiàn)不規(guī)則的氣泡。適當(dāng)?shù)慕档妥⑺軠囟?，和注塑速度可以緩解氣泡的發(fā)生。但注塑溫度降低又可能導(dǎo)致其他缺陷的產(chǎn)生，如欠料、產(chǎn)品吹通等。從根本上解決問題需要提高材料的流動(dòng)性，并采用熱穩(wěn)定性更好的PC/ABS產(chǎn)品。通過TGA（熱失重）分析可以發(fā)現(xiàn)，上海錦湖日麗的氣輔成型專用PC/ABS材料HAC8244GM在高溫下的熱穩(wěn)定性更好，更適合氣輔成型使用。
<4>氣指
氣指缺陷是指在吹氣過程中，氣泡穿過制品預(yù)定的氣道之外的薄壁區(qū)域，形成指狀分支。嚴(yán)重的氣指會(huì)降低塑料制品的強(qiáng)度，造成氣輔成型技術(shù)的失敗，或者不能發(fā)揮氣輔成型技術(shù)的優(yōu)勢。吹氣延遲時(shí)間是影響氣指缺陷重要的工藝條件，由于延遲時(shí)間的增加，靠近模腔內(nèi)壁表面的塑料熔體更能冷卻固化，固體層厚度增加，從而橫向充填阻力變大，氣體遵循阻力極小原則沿氣道中央縱向延伸，使氣道的長度加深，直徑變細(xì)，氣泡穿過制品氣道之外的薄壁區(qū)域形成氣指缺陷的程度減小。但是吹氣延時(shí)過長容易導(dǎo)致吹氣不順暢等問題。在設(shè)計(jì)上，將注塑方向和吹氣方向保持一致可以有效緩解吹氣延遲過長引起的缺陷。
<5>注塑末端流痕
當(dāng)熔料將產(chǎn)品充填到劃線部位后，其余部分由氮?dú)廨o助打飽，由于氮?dú)鉁髣荼卦斐梢詣澗€為分界線的溫度差，再加上注塑壓力和氮?dú)鈮毫?duì)模具的復(fù)制不同，當(dāng)兩者之間的差異大時(shí)產(chǎn)生明顯的分界線即流痕。適當(dāng)提高注塑溫度，調(diào)整吹氣時(shí)間可以有效減輕該位置的流痕。但是無法做到完全消除流痕。
<6>噴漆后開裂
噴漆是汽車外飾零件常見的后處理方式。失光、流掛、顆粒、針孔及噴漆后開裂是較為常見的噴漆不良，其中，和素材關(guān)系比較緊密的是噴漆后制件開裂。車身漆、底漆及其稀釋劑是一種較強(qiáng)的腐蝕性材料，對(duì)素材有很強(qiáng)的侵蝕作用。一旦油漆的配方不能適合PC/ABS材料，有可能導(dǎo)致塑件在應(yīng)力集中處開裂。表現(xiàn)為制件上的龜裂紋，極端情況下甚至?xí)霈F(xiàn)爆漆的情況。解決噴漆開裂的問題，要從PC/ABS原材料和油漆兩方面同時(shí)著手。一方面要提高PC/ABS材料的耐腐蝕性能，降低材料在腐蝕性溶劑中的應(yīng)力開裂風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)要提高材料的流動(dòng)性，降低材料在成型時(shí)的應(yīng)力殘留，并在制件成型后靜置48小時(shí)以上釋放應(yīng)力。另一方面，可以調(diào)整油漆的配方，更改配方中稀釋劑的類型和比例，在生產(chǎn)中通過調(diào)整噴槍距離等方式達(dá)到預(yù)期的油漆流平性，而不是一味增加稀釋劑的比例。
<7>電鍍漏鍍
PC/ABS材料由于其材料中丁二烯的含量相對(duì)ABS材料更低，所以較ABS材料更難電鍍。由于化學(xué)鍍的工藝特點(diǎn)，會(huì)在粗化的環(huán)節(jié)在塑料表面進(jìn)行刻蝕，形成分布均勻、大小均勻的凹坑，使鍍層和塑料材料結(jié)合的更緊密，鍍層牢度更高[6]。被刻蝕掉的部分是材料中的丁二烯組分。PC/ABS中丁二烯的組分含量通常只有ABS的一半左右，必然會(huì)使得電鍍的良品率下降。表現(xiàn)出的不良通常有：漏鍍、鍍層結(jié)合力差等。 在實(shí)際生產(chǎn)中，漏鍍的解決方式要根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整。如果沉積的鍍層很光亮，但是塑件局部未能覆蓋，則表明表面粗化不夠。應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)粗化處理，并適當(dāng)提高粗化溫度。如果出現(xiàn)鍍層不連續(xù)或者完全不能電鍍等情況，則需要調(diào)整鍍液、活化液及敏化液的配方，甚至換用更適合電鍍的材料。 并不是所有的PC/ABS材料都適用于電鍍加工。在同樣的粗化工藝下，丁二烯的粒徑大小及分散情況會(huì)在很大程度上影響電鍍的結(jié)果。目前汽車行業(yè)常見的電鍍級(jí)PC/ABS材料有：拜耳的T45PG、SABIC（原GE）的MC1300及錦湖日麗的HAC8244等。
<8>電鍍后開裂
PC/ABS材料電鍍后開裂的原因和噴漆開裂的原因比較類似，電鍍的粗化環(huán)節(jié)中加熱的鉻酸會(huì)對(duì)素材進(jìn)行侵蝕。一旦侵蝕過度有可能導(dǎo)致電鍍后素材的開裂，裂紋延伸至鍍層表面則會(huì)造成電鍍開裂的不良。在生產(chǎn)中應(yīng)使用低應(yīng)力溶液，沉積微裂紋鉻或微孔鉻等，屏蔽車門把手件的棱邊和轉(zhuǎn)角部位。但并不是所有的鍍層開裂都是和素材有關(guān)的。在汽車零部件的標(biāo)準(zhǔn)中，各大主機(jī)廠都有電鍍件的冷熱循環(huán)和熱存放實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。以通用汽車為例，所有部件都要通過90±3℃，6小時(shí)的熱存放實(shí)驗(yàn)。在試驗(yàn)過后，部分制件有可能出現(xiàn)鍍層開裂的情況。通過顯微鏡照片可以看出開裂僅出現(xiàn)在鍍層位置，并沒有延伸進(jìn)塑件中。 這種情況表明鍍層的抗環(huán)境變化的能力較差，需要改變電鍍工藝，特別是增加銅層的沉積厚度，提高鍍層的延展性；同時(shí)，更改夾具的設(shè)計(jì)，使鍍層厚度更均勻。這些都有利于提高制件的耐熱及冷熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)成果率。在圖10的案例中，開裂是由于銅層過薄導(dǎo)致，沒有達(dá)到通用汽車40μm總鍍層厚度，20μm的銅層厚度的標(biāo)準(zhǔn)。工廠通過更改掛架位置，調(diào)整夾具方向等方式提高了鍍層的均勻性；并延遲了銅層的沉積時(shí)間，增加鍍層厚度，達(dá)到了主機(jī)廠標(biāo)準(zhǔn)的要求。
在汽車門把手的實(shí)際生產(chǎn)中，還有可能出現(xiàn)拉力試驗(yàn)不過、氣輔成型時(shí)制件吹通等問題，這里限于篇幅不一一介紹了。
在氣輔成型車門把手的缺陷中，有些是注塑成型中可能出現(xiàn)的共性問題，而有些如氣指、制件吹通等問題則是這種成型方式所特有的問題。為盡量降低這些缺陷的出現(xiàn)概率，在設(shè)計(jì)前期，借助CAE技術(shù)進(jìn)行模流分析，優(yōu)化模具及氣道的設(shè)計(jì)，可以有效降低生產(chǎn)過程中的不良品率。目前，較成熟的商業(yè)氣輔成型CAE軟件有以下幾種：Moldflow公司的Moldflow Plastics Insight(MPI)、德國IKV研究所的CAD/CAE軟件CADMOULD以及HSC系統(tǒng)等；在生產(chǎn)前，結(jié)合主機(jī)廠的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適氣輔成型車門把手的原材料，提高成型和電鍍的良品率，可以有效的降低材料成本；在生產(chǎn)過程中，及時(shí)分析不良制件的產(chǎn)生原因，通過成型工藝、電鍍工藝的調(diào)整，原材料的變化等方式降低不良率，盡可能提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)綜合成本的選擇。
