刘倩倩

(江铃汽车股份有限公司, 江西南昌 330008)

0 引言

汽车的颜色是体现汽车美学的重要一部分，它与汽车造型一起呈现的视觉效果引领着汽车设计新风尚。汽车车身主体结构及大部分外观装饰件表面大都采用喷涂工艺呈现各种色彩、光泽度和花纹等，油漆不仅起到好看的装饰作用，更对车身起到了良好的防护作用。但喷漆工艺流程较长，程序复杂，需专门的自动喷涂线才可能达到理想的效果，否则可能出现橘皮、气泡及色差等缺陷。而且，喷漆工艺对环境的污染和对人体健康的危害也有悖于科学发展观。因此，喷涂技术的改善和免喷涂材料及工艺的研究应用变得十分紧急和必要。

1 免喷涂材料在汽车领域的应用

免喷涂塑料是在塑料基材中添加金属色粉、珠光色粉或其他特殊颜色效果色粉，通过共混而成的一种可达到喷漆外观效果的材料[1]。对于环境和资源而言，因为在模具内直接成型无需后处理，免喷涂技术可以避免喷漆工艺造成的空气污染和VOC问题。而且，免喷涂产品可以100%回收利用，实现了能源的节约和资源的循环利用。对于汽车主机厂而言，工艺的简单化意味着投资和制造成本的降低，对于提高产品的市场竞争力极为有利。因此，免喷涂材料及工艺在汽车领域的研究和应用逐渐普及开来：

(1)高光黑效果的免喷涂产品，如前格栅、DVD面框和立柱盖板等。作为汽车前脸的重要组成部分，格栅目前主流外观趋势是高光钢琴黑烤漆效果，目前国内各大主机厂如上海通用、宝马、福特及一汽大众等都相继对免喷涂高光黑格栅的可行性展开研究[2]。不仅如此，标致2008的黑又亮面框也同样采用了高光免喷涂材料[3]。

(2)珠光、金属烤漆效果的免喷涂产品，如保险杠侧裙护板、行李架和门把手等。例如，江铃汽车成功试制出金属色免喷涂保险杠下护板[4]，充分实现了经济效益和社会效益的统一。

2 汽车踏板免喷涂可行性研究

2.1 方案概述

图1为某款汽车侧踏板，两侧端头原为塑料喷漆件，因处于被经常踩踏的部位，局部区域出现了不同程度的掉漆现象。虽然不影响使用，但极大地影响了整车的美观。通过对问题的跟踪、根本原因的分析及应对措施的积极寻找，作者初步认为免喷涂技术是解决该问题的一个有效方案。因为免喷涂技术在原材料中加入了色粉，成型后产品表观和内部颜色一致，即使磨损也不会出现“掉漆”现象。故尝试采用新型免喷涂材料注塑，以期得到与喷漆效果一致的具有明亮金属质感、性能更加优异的制品。

图1 侧踏板

2.2 产品结构可行性分析

在注塑时，免喷涂材料顺着注塑方向填充模具，当遇到不平坦的部位时，会产生料流积聚现象，成型零件表面会产生流痕，故应用件需尽量平整，加强及固定结构尽量设计在零件边缘等对外观质量要求不高的区域[4]。如图2所示，初步评估现有产品填充时料流会在固定结构①和内部加强筋②处产生滞留，影响表观质量。一种改良方法为将安装点及加强筋单独成型，然后通过无污染的振动摩擦焊[5]焊接到本体；另一种改良方法为去掉加强筋，将安装结构简化，安装数量由2个变为3个，安装位置也进行调整，即通过安装点结构、数量和位置的变更来弥补去掉加强筋带来的强度不足。

从生产投资、制作周期和产品性能等方面综合评估后，作者决定采用如图3所示的第二种改良方案。此方案要求在不影响模具寿命的前提下，对原模具进行稍许改动。

图2 原零件结构

图3 优化后零件结构

2.3 材料和工艺的选择

材料方面，选用常用的高流动性免喷涂PP+EPDM，并添加定量的金属颜料，材料基本属性如表1所示。成型方式还是选用注塑，模具采用对称的一模两腔型腔布置，模具温度为60 ℃，熔融树脂的温度为200 ℃。

表1 材料物性表

2.4 产品试制及零件性能验证

通过上述对零件结构的调整、对材料及工艺参数的选择和反复的试制工作，如图4所示，成功得到外观理想的产品：纯正的金属感，饱满的色泽度，无肉眼可见的流痕、拼接线等外观缺陷。

图4 免喷涂产品

外观符合要求的情况下，进一步对零件进行性能验证。零件的尺寸稳定性、耐磨性、耐刮擦、耐热水高压清洗、耐热老化及耐阳光照射等性能均满足要求，并且实际使用过程中零件未出现掉漆现象。问题得到有效解决，产品可进行大批量生产。

4 总结

通过对汽车侧踏板塑料端头结构、材料及工艺的分析调整，以及实际零件的性能验证，得到了符合要求的免喷产品，成功解决了原喷涂工艺零件存在的踩踏伤漆问题。并且，同喷涂相比，免喷涂成本优势较为明显，既环保又可回收循环利用，对今后同类零件的开发提供了参考。以此得出的经验如下：

(1)随着国民整体经济水平的提高，汽车逐渐成为老百姓日常出行的交通工具。汽车行业快速发展的同时必须严格遵循可持续发展战略，这是社会和生态环境对汽车行业提出的硬性要求；

(2)汽车市场竞争日趋激烈，只有具有开放创新精神，积极研究节能、环保和不断推出物美价廉新产品的企业才能保证在市场中长久竞争力；

(3)汽车产品设计团队应该在零件设计初期就识别出基本和潜在的风险，而不是出现了问题再来寻找解决方案。好的设计应该是以绿色概念为基本出发点，拓展创新设计思路，不断完善设计体系，为社会持续发展提供有力支持。