DOI：10.16660/jki.1674-098X.2018.04.108
卢蒙生
(北京汽车研究总院有限公司 北京 101300)
摘 要：汽车门板是汽车的重要组成部分，主要作用在于保障乘车人员安全，同时也能够起到一定装饰作用，因此工作人员在此方面一直予以重点关注。为满足轻量化技术发展，微发泡技术在门板生产中逐渐扩大其应用规模，将气体反压与发泡技术相结合，能够提升加工件的整体质量与效果。 关键词：汽车车门内饰板 产品微发泡 气体反压工艺
中图分类号：TS176.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)02(a)-0108-02
汽车技术发展，人们对于产品质量的要求也在相应提升，同时汽车产品自身结构功能也在日益完善与丰富，在节能环保安全等方面标准逐渐提升。要求提升的同时，需要技术提供支撑从而满足生产工作的开展。 1 微发泡工艺简介
1.1 工艺分类
发泡工艺指的是将一定比例的化学发泡剂加入到塑料中，利用注塑机将塑料融化，之后将其注入模具，受到模具的约束作用，发泡剂在模具内产生作用，从而获得塑料制件，内部有气孔结构而表面则呈现出韧结皮状。物理发泡工艺，此种工艺指的是将超临界N
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或者是二氧化碳注入，经过混合从而形成扩散溶液，将其注入到型腔中。在注射的过程中压力会发生变化，热力学不稳定性也会发生变化，产生大量气泡核，在冷却与填充过程中，气泡会逐渐变大并且固定，从而得到微孔发泡制品。
1.2 发泡原理
微孔塑料设计思想主要体现在泡沫塑料内部裂纹尺寸大于塑料泡孔时，泡孔不会使材料的机械性能降低，并且泡孔会使材料存在的裂纹尖端出现钝化情况，使裂纹在应力作用下进一步发展的趋势得到抑制，相应的材料性能就会得到提升。聚合物微孔发泡成型通常需要经历的步骤包括聚合物或者是气体均相体系形成、泡孔成核、长大、定型等阶段。成型的过程十分复杂，成型机理存在差异并且对其产生影响的因素也不尽相同。聚合物/均相体系形成是发泡过程必要条件，会对泡孔核的形成、长大定型
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等环节产生影响。而气泡核在形成过程中，会影响到气泡核分布与孔密度；气泡形状与结构主要受到气泡形状影响；气泡定型环节主要影响到气泡长大结果能够长久保持。
1.3 微发泡优势
雨水管理系统微发泡的优势体现在产品质量能够降低质量，并且其内部存在泡孔，产品内部发泡的程度不同，产品能够节约的材料也是不同的。产品的机械性能会相应提升，制件不存在残余应力，不存在下陷，或者是翘曲情况。气泡压力能够均匀分布，从而使模腔内部容积与模避二者之间有效贴合。由于尺寸稳定因此能够避免反复修改，从而使设计工作成本得到控制，制造成本能够有效降低。产品成型周期能够缩短，同时设备锁模力能够减小。塑料的成型周期能够缩短到40%左右，在生产效率提升的同时使能耗能够得到控制，从而使整体层面生产效率提升而成本得到了控制。注塑设备锁模能力能够达到40%左右，模具的能耗能够降低从而使其寿命得延长。
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1.4 技术规范
微发泡产品成型技术规范要求包括了以下方面内容，首先体现在对产品壁厚的要求，壁厚过大或者是过小都会对产品正常功能发挥产生一定的影响，因此在制作时需要对其严格控制，参考设计标准规范，并且应用相应的方法使其达成目标。骨位主壁与螺旋壁比值应该小于1，通常情况下对注塑此比值应该控制在0.6左右。而微发泡工艺对材料不存在任何要求。
2 技术应用于产品生产工作的局限性
此项技术不适用于对外观有高要求的产品，如果单纯利用发泡技术无法使产品的外观质量得到保障，产品外观通常会表现出银纹等问题。产品表面除此前项问题还可能会存在流痕，如图1所示。
此问题存在的原因在于产品在注塑的过程中，料流前锋没有遇到任何阻力，溶胶发泡，进而破裂并且被拉长，从而形成流痕。
3 解决问题需要的方法
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如果单一应用发泡工艺对其范围进行控制存在较大的难度，控制不当会导致其外观出现流痕，因此解决此问题需要将微发泡与反压工艺二者有效结合到一起。发泡程度可以利用模腔内部存在的反压力进行控制，从而使产品外观质量良好，并且内部泡孔密致，强度能够达到实际应用需要。反压成型技术应用通常是利用压缩气体使模具增压，此
图1 制件表面流痕示意图
泡孔破裂
型腔
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量，对于一台泵，为了保证其不发生汽蚀，泵的允许汽蚀余量
必须不小于泵工作点的必需汽蚀余量，泵的允许几何安装高度表达式为：NPSHa≥NPSHr+k+h c ，式中：NPSHa为有效气蚀余量；NPSHr为必需气蚀余量，由200NB为110A凝泵特性曲线图查得，水泵在工作点180t/h时，最大必需气蚀余量为1.5m；k为气蚀安全余量，通常取0.3～0.5m；h c 为吸入管路的沿程水力损失，凝泵进口管道为DN300焊接钢管，长约3m，安装有1个DN300闸阀，两个弯头，吸入管路的沿程水力损失微小，以0.5m计算，则NPSHa≥1.5+0.5+0.5，有效气蚀余量必须大于等于2.5m，即水泵安装高度吸入口中心线距离热井液位控制线高度必须大于等于2.5m。根据凝结水管路工艺图（见图1）及现场测量，凝泵安装高度满足上述条件，判断水位安装高度及液位控制高度没有问题。 (2)检查凝泵进口吸气口是否堵塞，根据水泵安装说明，凝结水泵，从真空容器中抽取液体，为了将水泵吸入口液体内存在的气泡消除，要求在泵的进口管道处安装一个真空平衡管至凝汽器，经过检修拆检确定水泵安装的此管道畅通，运行中此管路温度明显高于环境温度，证明有汽水通流，排除此项原因。
(3)凝结水出口管加装回流管，考虑到凝泵运行工况远离设计工况，分析认为水泵出口压力偏大，是造成水泵汽蚀的主要原因，遂利用停机机会在凝泵的出口加装DN32管道至凝泵进口，实际运行测试凝泵依旧严重汽蚀，以失败告终。
(4)调节凝泵出口流量，为了避免凝结水泵发生汽蚀，必须保持一定的出水量，满足水泵最小流量要求，分析凝泵运行工况，水泵出口流量在68～136t/h 之间，偏离设计流量165t /h 较大，怀疑是水泵出口流量太小的原因，遂调节水泵出口再循环流量，将原来再循环自动调节阀旁路阀由原来全关状态开大至30%，调节后凝泵出口流量增大至165～180t/h，出口压力由0.78～0.81Mp a降至0.65～0.75M Pa，水泵运行平稳，汽蚀现象消失，调节前后数据对比见表1。
分析工艺流程图，凝泵运行方式为出口节流模式，节流调节的缺点是泵流量较小时，叶轮容易引起汽蚀。一是因为离心泵的叶轮在原动机的带动下高速旋转，当阀门开度太小，流量太少时，不能将叶轮与液体摩擦所产生的热量完全带走，使泵内液体温度升高，当泵叶轮入口处液体温度高于其工作压力下的饱和温度时，发生汽化，产生汽泡，形成汽蚀。二是节流调节运行时造成水泵出口压力升高，加速了叶轮入口产生气泡的破灭，促使汽蚀程度恶化。
3 结语
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凝泵出口节流调节模式造成水泵出口流量不足，容易造成凝泵发生汽蚀现象，因此为了保证水泵安全
稳定运行，不发生汽蚀现象，在满足水泵有效汽蚀余量大于必需汽蚀余量的前提下，必须使水泵的工作点在其正常工作曲线范围内，尽力避免节流运行模式。
参考文献
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项操作需要在熔体注射前，并且在模具填满前需要保持一定的反压压力，从而将熔体压向模具表面。此外，从时间方面来考虑，气体压力使制品外观与腔型面接触时间太长，要防止其由于收缩而与型腔面脱离。此项工艺应用于实际生产工作中需要的设备主要有注塑机和压力控制设备。
4 微发泡+气体反压设计
设计工作首先需要考虑到密封性要求，由于反压模具需要保持一定的压力，因此需要将模具密封。模具分型面设计需要考虑到进气要求，确保在塑料注料前型腔内部能够保持一定的压力，确保产品表面不存在发泡问题，从而使产品外观质量得到保障。进气设计需要确保均匀，产品表面出现发白现象则主要是进气不均匀导致的。发泡剂选择方面，如果微孔注射成型，需要重点考虑到发泡剂含量，作为
一项重要工艺参数，会对产品质量产生严重影响。聚合物中需要保障气体含量符合溶解度要求。发泡剂含量处于一定范围内时，当其含量增加时，泡孔的密度也会随着增大，同时其尺寸则会相应的减小。如果发泡剂的含量过低或者是不足，所生产的产品在气孔尺寸方面则无法达到要求。如果发泡剂的含量过大，就会存在部分气体无法有效溶解于熔体，此部分气体在成核环节会首先进入到已存在气相，从而使产品出现大量的气泡，制作同样在标准方面无法达成要求。因此企业需要通过多次试验，考虑到不同的情况从而确定合理的发泡剂用量。发泡剂应用比例需要结合到产品壁厚进行控制，同时需要考虑到型腔压力对其产生的影响，确保产品内部能够发泡，避免产品外部发白。
对模具注射的温度进行控制，如果模具注射的温度过
高，不仅会使塑料降解，同时气泡破裂的可能性也会增大，从而导致气泡内部气体散逸，发泡数量就会人降低。如果注射的温度过低，发泡扩散速度就会降低。因此需要将其温度控制在合理的范围内，实际生产工作过程中，如果物料外观条件许可，并且在加工温度范围内，可以考虑到利用高温使液体速度增快，从而使产品的生产周期能够有效缩短。从模具加工方面来考虑，薄壁产品对加工的要求相对更高，即使误差控制在毫米级别都会对产品造成严重的影响，包括了产品生产工作，产品的性能。成型工艺相比于常规工具对误差更加敏感，因此对研配及加工要求更高。
5 结语
汽车产品增加改善了人们的生活，同时由于市场规模及需求的扩大，使产品技术与工艺获得了新的发展。将发泡工艺与反压技术结合到一起，能够避免单一应用发泡工艺容易产生的质量问题，并且能够使发泡工艺自身优点得以保留。汽车质量能够降低，同时能够降低能耗，使整体成本得到控制，提升企业经济效益。
参考文献
[1] 管中学，刘肖飞.汽车车门内饰板产品微发泡+气体反压工艺介绍[J].内燃机与配件,2016(11):20-21.[2] 刘臻青.化学微发泡注塑在汽车门内饰板的应用[J].汽车工程师,2017(4):47-50.
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