一種尼龍玻纖注塑預(yù)埋定位銷在汽車SMC 模壓件上的應(yīng)用

孫兵

（安徽金誠復(fù)合材料有限公司，安徽 合肥 230001）

尼龍玻纖是在聚酰胺6（PA6）中加入玻璃纖維（GF）進(jìn)行增強(qiáng)，從而得到的一種玻璃纖維增強(qiáng)尼龍塑料，可明顯提高PA6 的拉伸性能、彎曲性能、耐磨性和耐熱性。張士華等[1]研究發(fā)現(xiàn)，隨著GF 含量增加，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)逐漸減小，耐磨性逐步提高，當(dāng)GF 含量達(dá)到30%后，復(fù)合材料具有較好的耐磨性。尼龍玻纖產(chǎn)品應(yīng)用到汽車上，既具備金屬強(qiáng)度功能特點(diǎn)，又能減輕汽車自身質(zhì)量。下面介紹一種尼龍+30%玻纖注塑預(yù)埋定位銷取代Q235A 鋼件材質(zhì)表面達(dá)克羅處理定位銷在汽車SMC 模壓件上的成功應(yīng)用，不僅可以減輕汽車質(zhì)量，還可以降低制作成本。為增加汽車塑料類材料的使用量，提供實(shí)現(xiàn)汽車輕量化經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。

1 尼龍玻纖預(yù)埋定位銷結(jié)構(gòu)

尼龍玻纖預(yù)埋定位銷是預(yù)埋在SMC 汽車側(cè)門內(nèi)板中，主要起到SMC 側(cè)門內(nèi)板模壓后定型、側(cè)門內(nèi)外板粘接以及側(cè)門總成裝配過程中定位作用，其外徑要求Φ16（-0.15，0）。為了便于注塑成型，避免表面出現(xiàn)縮痕缺陷，將其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成等壁厚空心結(jié)構(gòu)，內(nèi)部增設(shè)工藝孔，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷結(jié)構(gòu)圖（單位：mm）

預(yù)埋定位銷預(yù)埋到SMC 汽車側(cè)門內(nèi)板模壓件位置如圖2 所示。

圖2 SMC 汽車側(cè)門內(nèi)板模壓件

根據(jù)實(shí)際使用情況，汽車側(cè)門總成在生產(chǎn)過程中，側(cè)門內(nèi)板預(yù)埋定位銷需多次定位使用，且在側(cè)門內(nèi)板SMC 模壓過程中，模腔內(nèi)需加熱加壓，因此，尼龍玻纖預(yù)埋定位銷還需具備一定的耐磨性和耐熱性。為了提高尼龍玻纖預(yù)埋定位銷的耐磨性和耐熱性，在尼龍材料中增加30%玻璃纖維，以達(dá)到增強(qiáng)尼龍性能的效果。

2 高溫試驗(yàn)

尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷使用功能性主要取決于外徑尺寸，SMC 模壓溫度140～160 ℃，為了驗(yàn)證在高溫條件下，尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷尺寸變化規(guī)律，按圖1 采用尼龍+30%玻纖棒機(jī)械加工成試驗(yàn)樣件，進(jìn)行10 min 的180 ℃高溫烘烤試驗(yàn)，樣品在常溫中放置0.5 h 后，外徑尺寸測(cè)量結(jié)果如表1 所示。

表1 尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷高溫試驗(yàn)前后外徑測(cè)量統(tǒng)計(jì)表（單位：mm）

從表1 可以看出，尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷在高溫試驗(yàn)后，其外徑尺寸普遍膨脹了0.03～0.05 mm，從而可得尼龍+30%玻纖在自由狀態(tài)下熱膨脹率為0.2%～0.3%。

3 SMC 模壓試驗(yàn)

為了進(jìn)一步驗(yàn)證SMC 側(cè)門內(nèi)板實(shí)際模壓后尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷外徑變化規(guī)律，尼龍玻纖預(yù)埋定位銷按外徑Φ15.8 mm，其余尺寸不變，加工SMC 模壓試驗(yàn)樣件。尼龍玻纖預(yù)埋定位銷樣件在SMC 側(cè)門內(nèi)板模壓后如圖3 所示。

圖3 尼龍玻纖預(yù)埋定位銷預(yù)埋圖示

SMC 側(cè)門內(nèi)板模壓冷卻至室溫后，測(cè)量尼龍玻纖預(yù)埋定位銷外徑尺寸，結(jié)果如表2 所示。

從表2 可以看出，尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷在SMC 側(cè)門內(nèi)板模壓，內(nèi)部充滿SMC 預(yù)浸料冷卻后，在內(nèi)部工藝孔填實(shí)狀態(tài)下，外徑尺寸膨脹了0.08～0.10 mm，實(shí)際模壓熱膨脹率0.5%～0.6%。預(yù)埋定位銷內(nèi)部工藝孔填滿預(yù)浸料是在SMC 模壓加熱加壓狀態(tài)下進(jìn)行的，而SMC 模壓冷卻后線收縮率為1.20‰[2]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于自由狀態(tài)下的熱膨脹率0.2%～0.3%，由于尼龍玻纖預(yù)埋定位銷受熱膨脹冷卻后收縮受阻，使得模壓后實(shí)際外徑膨脹量略大于高溫試驗(yàn)膨脹量。

表2 尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷模壓試驗(yàn)前后外徑測(cè)量統(tǒng)計(jì)表（單位：mm）

4 工程應(yīng)用

綜合高低溫試驗(yàn)和模壓試驗(yàn)后，尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷外徑的變化量通過注塑加工補(bǔ)償，得到其外徑尺寸為（15.8±0.05）mm 的預(yù)埋定位銷。再通過小批量SMC 加熱加壓模壓制作，生產(chǎn)50 套側(cè)門內(nèi)板，共計(jì)預(yù)埋100 件預(yù)埋定位銷，外徑膨脹后實(shí)際尺寸測(cè)量結(jié)果如表3 所示。

表3 尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷模壓后外徑測(cè)量尺寸及合格情況統(tǒng)計(jì)表

從表3 可以看出，尼龍+30%玻纖注塑預(yù)埋定位銷經(jīng)模壓膨脹后，外徑尺寸均符合公差要求，合格率100%。說明通過分析確定的尼龍玻纖預(yù)埋定位銷外徑補(bǔ)償量是合適的，且經(jīng)過SMC 加熱加壓模壓冷卻后，外徑尺寸比較穩(wěn)定。

5 總結(jié)

綜上，通過對(duì)尼龍+30%玻纖預(yù)埋定位銷進(jìn)行高溫試驗(yàn)，得到其外徑變化規(guī)律，在自由狀態(tài)下外徑普遍膨脹了0.03～0.05 mm，熱膨脹率為0.2%～0.3%。通過注塑模具尺寸補(bǔ)償，獲得注塑后外徑尺寸（15.8±0.05）mm 的尼龍玻纖預(yù)埋定位銷，再通過SMC 加熱加壓模壓后，外徑膨脹了0.08～0.10 mm，熱膨脹率為0.5%～0.6%。從而達(dá)到外徑公差要求，實(shí)現(xiàn)了尼龍+30%玻纖注塑預(yù)埋定位銷在SMC 模壓件上的成功應(yīng)用，為尼龍玻纖在汽車零部件上的應(yīng)用積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。