淺談汽車塑料件的修復（上）

◆文/上海 葉建華 姚軍強

淺談汽車塑料件的修復（上）

◆文/上海 葉建華 姚軍強

編者按：

綠色汽修、節(jié)能環(huán)保一直為行業(yè)所倡導。本期我刊圍繞“綠色環(huán)保”話題，在車身修復欄目介紹汽車塑料件的修復、鈑金修復技術、汽車修補噴涂環(huán)保工藝及新車型的車身結(jié)構(gòu)概覽等內(nèi)容。我們希望借此專題，一方面?zhèn)鬟f環(huán)保的理念，呼吁維修同仁將節(jié)能意識根植于心，另一方面為廣大讀者介紹車身修復的相關知識。此外，我們熱誠歡迎專業(yè)人士對此欄目給予指導和反饋，希望不吝賜稿，共同探討。

葉建華

高級技師，第42屆、43屆世界技能大賽車身修理項目中國技術指導專家組組長、中國汽車維修行業(yè)協(xié)會專家工作委員會委員、國家職業(yè)技能競賽裁判員、國家職業(yè)技能鑒定考評員、上海市汽車維修行業(yè)協(xié)會技術咨詢專家組成員、上海交通技術學院汽車整形技術專業(yè)教學指導委員會成員等。

當前，由于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車輕量化已成為世界汽車發(fā)展的潮流。汽車輕量化大致可以分為三類：車身輕量化、發(fā)動機輕量化、底盤輕量化。目的均是在保證性能的前提下通過使用更輕材料降低車重，從而實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保功能。應用于車身輕量化的材料除了高強度鋼及各種合金材料外，被廣泛應用的還有塑料。

汽車塑料件損壞后在汽車修理廠一般有兩種修理方案：一是更換塑料件，二是原件修復。前一種方案主要工作是拆裝，技術要求不高，經(jīng)濟效益較好，因而汽車修理廠較傾向于更換；后一種方案費工費時，經(jīng)濟效益不高，技術要求卻較高，因此許多汽車修理廠不太愿意承接汽車塑料件的修復工作（許多廢舊汽車塑料件流向無證加工點）。筆者從綠色環(huán)保角度出發(fā)，建議對能夠修復的汽車塑料件應以原件修復為主，下面就汽車塑料件的修復作一介紹。

一、塑料基本知識及其種類

1.塑料的種類

目前汽車上使用的塑料件較多，這些塑料件主要采用熱塑性和熱固性兩種類型的塑料。熱塑性塑料好比“蠟燭”，能通過加熱反復熔化再成型，在整個過程中化學成分不會發(fā)生變化。熱固性塑料則好比“雞蛋”，在最初加熱和使用催化劑或紫外線光照射的條件下會發(fā)生化學變化，冷卻后硬化成一種永久的形狀，再次加熱或使用催化劑時其形狀也不會發(fā)生變化。常用的塑料化學名稱、符號及分類可見表1。

表1　常用的塑料化學名稱、符號及分類一覽表

2.塑料的性能

各種塑料有著各自不同的性能，熱塑性塑料受熱時隨著溫度的升高逐漸軟化，冷卻時重新硬化為固體，再加熱又可軟化，因此可以進行焊接。熱固性塑料受熱初期軟化具有一定的可塑性，隨著繼續(xù)加熱塑料中樹脂分子不斷增大，最后達到硬化，再加熱不會再軟化。因此不能焊接，只能用膠粘劑粘結(jié)。

3.塑料的鑒別方法

塑料的鑒別很重要，只有在確定塑料的種類后才能確定具體的修理方法。因此在對塑料件進行修復前，必須先正確識別塑料的種類，識別方法大致有三種。

（1）根據(jù)國際符號或ISO碼識別法，塑料件背面有一個模壓在橢圓內(nèi)的條款號或縮寫供識別，如圖1所示。

（2）查閱手冊識別法，未標注國際標準符號的塑料件，可查閱最新版本車身維修手冊予以識別。

試焊識別法是在部件的隱秘區(qū)或損壞區(qū)選擇一種塑料焊條進行試探性焊接，不同焊條的顏色不一樣，常用的有6種左右，如圖2所示。試焊時應準備一套塑料焊接工具，在試焊前應對塑料件大致判斷其種類，盡可能一次將焊條種類選擇正確，然后再進行試焊。

二、熱塑性塑料的修理方法

1.塑料的成型加工性能

塑料一般可分為具有吸濕性和不吸濕性兩種，具有吸濕性的塑料如纖維素塑料、有機玻璃、尼龍、聚碳酸酯、ABS及聚苯醚等。不吸濕性的塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯及氟塑料等。

吸濕性是指塑料對水分子的親疏程度，具有吸濕性的塑料如果水分含量超過一定限度，在加工過程中水分會變成水氣，促使塑料高溫水解，熔體起泡和黏度下降，影響塑料件的外觀和降低機械強度。由于塑料是一種高聚物，高聚物的分子結(jié)構(gòu)決定了分子運動的物理狀態(tài)。影響高聚物物理狀態(tài)的因素有分子結(jié)構(gòu)、化學組成、受力情況及環(huán)境溫度等。隨著溫度的變化，分子熱運動表現(xiàn)出三種不同的力學狀態(tài)，即玻璃態(tài)、高彈態(tài)及粘流態(tài)，在一定條件下它們可以發(fā)生轉(zhuǎn)變，塑料的物理狀態(tài)與溫度的關系如圖3所示。溫度的轉(zhuǎn)變極限見表2。

在室溫下處于玻璃態(tài)的高聚物，通常稱為塑料。在室溫下處于高彈態(tài)的高聚物，則屬于橡膠材料。從實用角度看，玻璃化溫度是塑料材料工作溫度的上限，超過玻璃化溫度，塑料就會喪失或大大降低其力學性能。

從圖3中可以看出，完全結(jié)晶聚合物tg和tm之間基本上不呈高彈態(tài)，其變形基本保持不變，這有利于擴大聚合物的使用溫度范圍。

聚合物從熔融狀態(tài)到冷凝時，分子由無秩序狀態(tài)的獨立移動變成分子停止自由活動、取得固定位置，并排列成為正規(guī)模型傾向的一種現(xiàn)象稱為結(jié)晶。分子鏈能夠穩(wěn)定整齊排列的稱為結(jié)晶型。分子鏈不能得到整齊排列的稱為非結(jié)晶型。

表2　溫度的轉(zhuǎn)變過程

結(jié)晶型高聚物一般耐熱性、非透明性和力學性能都較好，結(jié)晶型塑料件隨著分子間作用力的增加，密度、剛性、抗拉強度、硬度、耐熱性、抗溶劑性、氣密性及耐化學腐蝕性等性能隨結(jié)晶度的增大而提高，彈性、伸長率及沖擊強度則有所下降。塑料件中的非結(jié)晶部分，雖可增加塑料件的韌性和強度，但也可能使塑料件各部分性能不均勻，甚至使塑料件翹曲和開裂。

工業(yè)上為了改善塑料的結(jié)晶傾向的性能，常采用熱處理方法（即烘若干時間）使其由非晶相轉(zhuǎn)變?yōu)榫啵瑢⒉惶€(wěn)定的晶形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為穩(wěn)定的晶形結(jié)構(gòu)，使微小的晶粒轉(zhuǎn)為較大的晶粒等。通常，分子結(jié)構(gòu)簡單、對稱性高的聚合物從高溫向低溫轉(zhuǎn)變時易結(jié)晶。

塑料在生產(chǎn)過程中具有一定的危害性，特別對人體具有一定的毒性、剌激性和腐蝕性。因此在修理塑料件前要嚴格遵守有關的安全要求。

（1）生產(chǎn)過程中，打磨、切割塑料件時要對人體做好防護工作，如穿戴好防護服、口罩、防護眼鏡等。

（2）塑料在焊接時會散發(fā)出有毒有害氣體，必須戴好口罩，戴好防護眼鏡，并在通風良好處操作，人要站在上風口。

（3）在處理玻璃纖維及硬化劑時，纖維硬化劑都有可能傷及人體皮膚，因此必須戴好橡皮手套，穿長袖衣服并扣緊衣領及袖口。

2.塑料零件修理方法

（1）塑料件的熱矯正

大多數(shù)的汽車車身塑料件都具有良好的彈性和柔性，當受到?jīng)_擊、擠壓等機械損傷時，一般都會以彎曲，扭曲或彎扭變形共存的綜合變形出現(xiàn)，對變形的熱塑性塑料，可采用熱矯正的方法使變形得到恢復。

車身防撞條，前格柵、儀表板、電器操縱箱等用丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物制成的ABS塑料，具有強度高、成形性好和二次加工容易等特點，這種材料變形時都可通過熱矯正修復制件。

對熱塑性塑料件進行熱矯正時，先將變形的塑料件在50℃左右的溫度下加熱一定時間，當塑料件趨于軟化后用手將變形處恢復原狀，如圖4所示。對局部小范圍變形，可用熱風槍對變形部位進行加熱來矯正。

如果變形較大應使用紅外線烘干燈加熱變形部位，如圖5所示。紅外線燈加熱效率高、升溫快，當塑料件稍有變軟時，立即對變形部位進行按壓矯正。如果變形面積較大，為了獲得良好的外觀，可以借助輔助工具如光滑的木板等。使用紅外線烘干燈時要注意控制塑料件的受熱溫度，一般應以50～60℃最好，最高溫度不能超過70℃，避免產(chǎn)生永久性變形。完成矯正后，應在原處慢慢恢復到常溫狀態(tài)。不要采用強制冷卻或過早移動，避免構(gòu)件發(fā)生整體變形。

（2）熱空氣塑料焊接

塑料焊接時塑料焊條只在表面軟化，芯部仍維持原狀。焊接完畢后焊條的形狀沒有多大變化。塑料焊接時，在對焊件和焊條加熱的同時，向焊條施加壓力，使焊條進入焊區(qū)并形成永久結(jié)合。塑料在焊接時只是焊縫兩側(cè)有熔流帶，中部與焊條原有形狀一致，圖6所示為手工塑料焊接示意圖。

除手工塑料焊接外，也可選用熱空氣塑料焊機來焊接。熱空氣塑料焊機由空氣壓縮機提供氣源，采用電熱元件加熱空氣（230～340℃），熱空氣通過焊嘴噴到塑料上。大多數(shù)熱空氣塑料焊機使用的焊嘴工作壓力為21kPa，典型的熱空氣塑料焊機如圖7所示。

熱空氣塑料焊機的焊炬連同焊條一起使用，焊條的直徑通常為5mm。焊接時塑料焊條必須和所要焊的塑料材質(zhì)相同，這樣才能保證焊接后的塑料具有適當?shù)膹姸?、硬度和柔韌性。根據(jù)焊接的不同要求可選用不同的焊嘴，塑料焊炬的焊嘴類型及用途可見表3。

使用熱空氣塑料焊機，應嚴格按使用說明書正確操作，以免不當操作造成熱空氣塑料焊機的損壞。熱空氣塑料焊接的程序大致如下：

①把焊機的焊接溫度調(diào)節(jié)至適當值。

②清洗塑料零件并擦干。

表3　塑料焊炬焊嘴類型及用途

③在損傷部位開V形槽并清潔，切不可使用清潔劑清潔。

④在損傷部位一側(cè)斜切寬約6mm的斜坡。

⑤對損傷部位進行定位焊或用鋁質(zhì)膠帶粘貼好。

⑥選用最適合于損壞件材料的焊條和焊嘴。

⑦焊接深度應進入基底材料厚度的75%，焊好后冷卻凝固硬化處理約30min。

⑧磨削焊縫至適當?shù)妮喞?/p>

（未完待續(xù)）