某車型電鍍件縮印問題研究

關(guān)鍵詞：副儀表板裝飾圈；電鍍件縮??；電鍍流程；試驗溫度；素材件材料

0引言

在現(xiàn)今社會，汽車已經(jīng)是日常生活中必不可少的工具。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人民生活水平的提高，對汽車的功能需求不再僅僅是代步與運輸貨物，對車中內(nèi)飾的美觀舒適的需求也不斷提升。汽車內(nèi)飾件是指具有一定裝飾性及功能性的車內(nèi)零部件，主要包括塑料件、油漆件、皮革織物和地毯[1-2]。內(nèi)飾件是和乘客最經(jīng)常接觸或者面對的零件，均勻恰當(dāng)?shù)拈g隙和面差，良好的觸感會給乘客更好的感知質(zhì)量。而電鍍工藝可以賦予塑料件金屬光澤與觸感，極大提升汽車內(nèi)飾的品質(zhì)。在如今激烈的市場競爭中為產(chǎn)品提高競爭力，樹立品牌形象。

此篇文章的目的是從一款我公司正在開發(fā)研制的一款車型著手，針對在開發(fā)過程中副儀表板電鍍裝飾圈在高溫狀態(tài)下產(chǎn)生明顯縮印痕的問題，分析造成該故障的原因，并制定相關(guān)的解決方法，進(jìn)而實踐驗證。通過對實驗的結(jié)果進(jìn)行研討分析，得到本文的圓滿解決方案，總結(jié)此類問題經(jīng)驗，對后續(xù)新車型的設(shè)計起到指導(dǎo)與借鑒的作用。

1問題背景

公司某在研項目副儀表板前部電鍍裝飾條在廣州中汽檢測，開展耐高溫和溫度驟變復(fù)測試驗，實驗結(jié)束后電鍍件表面產(chǎn)生明顯的縮印痕，未達(dá)到試驗標(biāo)準(zhǔn)（圖1）。在汽車的日常使用中，經(jīng)常會有汽車長時間在戶外暴曬的情況，由于車內(nèi)的密閉環(huán)境和陽光直射，儀表板區(qū)域的零件溫度可能會達(dá)到90℃以上。此電鍍件屬于客戶高頻次接觸的可視區(qū)域，若此問題在實際使用場景中復(fù)現(xiàn)，將嚴(yán)重降低用戶的感知體驗，對品牌形象造成較惡劣的影響，故解決此問題迫在眉睫。

2原因分析

結(jié)合以往項目開發(fā)經(jīng)驗，研發(fā)小組針對電鍍件高溫縮印的問題展開探討，對可能導(dǎo)致該故障問題的可能原因進(jìn)行了詳細(xì)列舉，認(rèn)為造成本次零件故障的原因可能為：電鍍過程中出現(xiàn)問題、實驗環(huán)境問題、零件素材問題和零件設(shè)計問題。將上述原因總結(jié)成樹狀圖（圖2）。

由圖2可以看出，可能導(dǎo)致電鍍件高溫縮印問題的主要原因分別有以下五點。

（1）素材件電鍍過程中出現(xiàn)問題，造成電鍍效果不均勻。或受其他電鍍過程中的未知因素影響，高溫后鍍層不穩(wěn)定產(chǎn)生縮印。

（2）在實驗過程中，試驗箱溫度越高，塑料件應(yīng)力釋放越明顯，副儀表板區(qū)域電鍍件的要求為95℃靜置6h，表面無明顯縮印與鍍層脫落。

（3）電鍍件的基礎(chǔ)材料為PC/ABS，其中PC材料的耐熱性較好，耐熱性可達(dá)到110℃。而ABS耐熱性能較差，在高溫環(huán)境中易產(chǎn)生變形，提高材料中的PC含量可以增加PC/ABS材料整體的耐高溫性能，從而影響電鍍件在高溫實驗中的表現(xiàn)。

（4）傳統(tǒng)塑料件產(chǎn)生縮印通常情況下為背面筋條應(yīng)力集中所致，增加主壁厚將有助于筋條處應(yīng)力分散，改善零件成型后表面縮印現(xiàn)象。

（5）在主壁厚確定的情況下，背部筋條厚度越小，越不容易產(chǎn)生縮印，有高溫試驗要求的零件筋條厚度與主壁厚之間的比不得超過1：3。

2.1電鍍流程問題

電鍍件的生產(chǎn)過程極其復(fù)雜，主要操作流程如下：去應(yīng)力、除油、水洗、粗化、水洗、還原、水洗、敏化、活化、水洗、解膠、水洗、化學(xué)鍍鎳、預(yù)鍍銅、水洗、鍍鎳、鍍鉻、水洗以及烘干[3]。應(yīng)用控制變量法，選取同一時期不同項目的相似零件，采用相同原材料相同注塑機相同工藝生產(chǎn)一批素材件進(jìn)行橫向?qū)Ρ?。將兩種素材件按相同環(huán)境工況同批次進(jìn)行電鍍，電鍍完成后放入同一試驗箱進(jìn)行試驗。在經(jīng)過95℃、6h標(biāo)準(zhǔn)實驗環(huán)境后進(jìn)行檢查，本項目零件仍有表面縮印痕跡，而對標(biāo)項目零件表面未見變化、附著力損失和各層間結(jié)合力的損失。故判定本次縮印問題故障原因不在電鍍過程。

2.2試驗溫度因素

初次實驗中，按照標(biāo)準(zhǔn)實驗條件，電鍍件縮印明顯。重新校對實驗設(shè)備，分別以標(biāo)準(zhǔn)實驗標(biāo)準(zhǔn)95℃與最低實驗標(biāo)準(zhǔn)90℃進(jìn)行實驗（圖3），結(jié)束后將二者進(jìn)行對比。

實驗完成后，95℃與90℃兩種實驗環(huán)境下的零件表面均出現(xiàn)明顯縮印痕跡（圖4）。故此問題根本原因非實驗溫度，而在素材件本身。

2.3素材件材料因素

通常情況下汽車內(nèi)飾電鍍件采用的原材料為PC/ABS，其中PC的含量為35%，PC材料有良好的耐熱性。在PC/ABS材料中，PC含量占比越高，素材件成型后在高溫環(huán)境下就相對穩(wěn)定，不容易產(chǎn)生縮印。PC的含量占35%可以為電鍍件提供較好的硬度與鍍層的附著力。為解決上述問題，現(xiàn)計劃將材料中PC的含量由35%提升至45%，提升零件整體的耐熱性，從而在電鍍件的高溫試驗中有更好的表現(xiàn)。零件在標(biāo)準(zhǔn)實驗環(huán)境下進(jìn)行，實驗結(jié)果如圖5所示。

在本次實驗結(jié)束后，電鍍件表面并未有明顯縮印出現(xiàn)，證明調(diào)整材料中PC含量的占比提升對實驗結(jié)果有較為有利的影響[4]。PC/ABS是由聚碳酸酯（PC）和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的共聚物（ABS）共混形成的材料，其中ABS中的B組分是丁二烯橡膠，賦予了PC/ABS材料可電鍍性能。但由于電鍍粗化工藝通過鉻酸/濃硫酸僅能刻蝕ABS相、無法刻蝕PC相，PC含量的上升影響了PC/ABS零部件的整體電鍍質(zhì)量[5]，素材件表面附著力明顯下降，在電鍍過程中出現(xiàn)局部表面出現(xiàn)鍍層脫落現(xiàn)象，無法保證量產(chǎn)后零件的質(zhì)量與產(chǎn)品的一致性。此方案無法徹底解決問題。

2.4零件主壁厚因素

傳統(tǒng)塑料件制造過程中，主壁厚薄的零件，背部筋條易在零件表面產(chǎn)生縮印。在零件背面結(jié)構(gòu)不動的情況下，于模具上打磨，增加縮印位置B面的主壁厚，由開始的2.5mm增加到3.0mm，重新試模后進(jìn)行實驗，結(jié)果如圖6所示。

從實驗結(jié)果可以看出，增加零件主壁厚對電鍍件高溫狀態(tài)下對縮印問題有一定的改善，但受限于零件自身的原因，無法繼續(xù)增加零件壁厚，且壁厚過厚對零件的重量及其他性能會有影響。故增加零件的主壁厚可作為解決零件縮印問題的更改方向，但由于零件特性不同需結(jié)合實際情況使用，此方案不適用于解決本項目故障。

2.5筋條厚度因素

傳統(tǒng)注塑件在設(shè)計時，筋條的厚度不得超過主壁厚的1/3（圖7），如超出理論值將產(chǎn)生縮印等外觀缺陷。由于主壁厚受限，計劃通過修改筋條解決此問題。

經(jīng)過測量，筋條的厚度在1.1～1.2mm左右，主壁厚在3.1mm左右，雖不符合1：3的理論設(shè)計比例但也較為接近。從目前的實驗結(jié)果來看，縮印現(xiàn)象還是比較明顯。因此，單純減薄筋條至理論設(shè)計比例仍有較大的風(fēng)險。經(jīng)過評估分析，產(chǎn)生縮印位置的筋條為加強零件自身所用，而經(jīng)過之前的調(diào)整，增加了零件的主體壁厚，導(dǎo)致零件強度已經(jīng)遠(yuǎn)大于設(shè)計時的強度，無需額外的加強筋來支撐。故計劃將所有自身加強的筋條取消，僅保留卡扣與限位筋。經(jīng)過手工樣件裝車驗證，確認(rèn)未對實際裝車造成影響后，繪制3D數(shù)據(jù)進(jìn)行模流分析與修模（圖8）。

對修改前后的3D數(shù)據(jù)進(jìn)行模流分析：未修模之前的零件原材料流通性較差，且填充不夠充分。在修模去除部分阻擋筋條后，原材料填充模具的時間低于修模前，且填充更加充分均勻。分析結(jié)果如圖9所示。

零件結(jié)構(gòu)越是復(fù)雜，在注塑過程中對原材料的阻流性越強。阻流性強導(dǎo)致在注塑時原材料在模具中填充不夠充分，零件冷卻后收縮穩(wěn)定性變差，在高低溫試驗時表面易產(chǎn)生縮印痕跡。修模后，重新用PC含量35%的PC/ABS試模，電鍍后做高溫實驗，結(jié)果如圖10所示。

實驗前后，零件表面無明顯差異，未有鍍層脫落等現(xiàn)象，實驗通過。實驗結(jié)果判定如表1所示。

去除筋條后，原本卡扣座底部縮印的位置實驗后也未見異常，筋條的減少使得原材料在注塑過程中流動性更佳，材料填充更飽滿，減少了應(yīng)力的集中，從而在高溫實驗環(huán)境中有更好的表現(xiàn)。

3結(jié)束語

在面對此類縮印問題時，關(guān)鍵點在處理零件在注塑時產(chǎn)生的應(yīng)力集中，針對不同的零件采取不同的措施應(yīng)對。一些不是很嚴(yán)重的可根據(jù)零件的實際情況，適當(dāng)降低試驗的標(biāo)準(zhǔn)。在大多數(shù)時，造成此問題的原因都是在零件背面設(shè)計時，沒有符合筋條厚度與主壁厚極限比1：3原則。在后續(xù)修模中增加主壁厚的操作簡單，人工成本低，對模具的風(fēng)險也小，屬于最理想的解決方式。而修改筋條則較為復(fù)雜，具體方案還需結(jié)合故障件及周邊零件分析。在一些較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)中，即便符合1：3原則還是會有縮印問題，此種情況優(yōu)先選擇刪除不必要的結(jié)構(gòu)，增加原材料在注塑時的流通性，在模具中填充更加充分飽滿。更換材料配比會造成零件表面的附著力下降，電鍍完成后有表面鍍層脫落的風(fēng)險，非特情況不建議使用。