狄春峰，胡仁其

(上汽集團(tuán)股份有限公司乘用車(chē)分公司 中心實(shí)驗(yàn)室，上海 201804)

汽車(chē)塑料零件內(nèi)應(yīng)力淺論

狄春峰，胡仁其

(上汽集團(tuán)股份有限公司乘用車(chē)分公司 中心實(shí)驗(yàn)室，上海 201804)

討論了汽車(chē)塑料零件內(nèi)應(yīng)力的形成原因及相關(guān)機(jī)理，介紹了汽車(chē)塑料零件內(nèi)應(yīng)力的多種檢測(cè)方法，給出了各種測(cè)試方法的適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)。論述了汽車(chē)塑料零件內(nèi)應(yīng)力的解決方法，通過(guò)具體實(shí)例詳細(xì)剖析了實(shí)際工作中解決內(nèi)應(yīng)力失效問(wèn)題的整個(gè)流程和方法，并取得了良好的結(jié)果。

內(nèi)應(yīng)力； 塑料零件； 非金屬材料； 汽車(chē)

0 前言

隨著汽車(chē)工業(yè)不斷發(fā)展，汽車(chē)不斷的輕量化，越來(lái)越多的塑料材料被運(yùn)用來(lái)制造各種汽車(chē)零部件[1-4]。在塑料零件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員面臨一個(gè)難題——塑料零件內(nèi)應(yīng)力。所謂內(nèi)應(yīng)力，是指當(dāng)外部載荷去掉以后，仍然殘存在物體內(nèi)部的應(yīng)力。它是由于材料內(nèi)部宏觀或微觀的組織發(fā)生了不均勻的體積變化而產(chǎn)生的，有時(shí)也被稱(chēng)作“殘余應(yīng)力”。

在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行零件受力分析時(shí)往往都不把內(nèi)應(yīng)力考慮在內(nèi)，而在生產(chǎn)過(guò)程中又無(wú)法避免在零件內(nèi)部產(chǎn)生或多或少的內(nèi)應(yīng)力，在使用過(guò)程中又會(huì)受到外界(如：熱、光、化學(xué)試劑等)刺激，進(jìn)一步誘導(dǎo)和擴(kuò)大內(nèi)應(yīng)力的宏觀表現(xiàn)。當(dāng)內(nèi)應(yīng)力超過(guò)設(shè)計(jì)的極限時(shí)，零件便會(huì)發(fā)生各種模式的失效，如：變形、開(kāi)裂、外觀不良、影響表面保護(hù)工藝等。因此，了解和掌握塑料零件內(nèi)應(yīng)力形成的原因，找出其對(duì)內(nèi)應(yīng)力影響的規(guī)律性，并能夠針對(duì)性地采取有效措施，減少甚至消除塑料零件內(nèi)應(yīng)力，對(duì)解決該類(lèi)失效問(wèn)題和提升零件質(zhì)量極具意義。同時(shí)，掌握塑料零件內(nèi)應(yīng)力的檢測(cè)方法也十分必要，它可以有效判別塑料零件的內(nèi)應(yīng)力水平，為零件的開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證和批量抽檢提供手段。

1 塑料零件內(nèi)應(yīng)力的形成

從汽車(chē)塑料零件一個(gè)總成的角度看待內(nèi)應(yīng)力，可以按照成因把內(nèi)應(yīng)力細(xì)分為3種：(1)由注塑形成的內(nèi)應(yīng)力；(2)由裝配形成的內(nèi)應(yīng)力；(3)由焊接等其他生產(chǎn)工藝形成的內(nèi)應(yīng)力。一個(gè)汽車(chē)塑料零件最終的內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)是以上3種內(nèi)應(yīng)力的疊加。

1.1 注塑形成的內(nèi)應(yīng)力

塑料材料在注塑成型過(guò)程中要經(jīng)受高溫、高壓、高剪切，流動(dòng)行為十分復(fù)雜，而且要在若干秒的較短時(shí)間內(nèi)完成從玻璃態(tài)、高彈態(tài)到黏流態(tài)，再回到玻璃態(tài)的相轉(zhuǎn)變。塑料零件在保壓冷卻成型的瞬間，高分子鏈無(wú)法在那么短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到平衡構(gòu)象而產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力。根據(jù)起因不同，注塑內(nèi)應(yīng)力主要有以下幾種。

1.1.1 取向內(nèi)應(yīng)力

在注塑成型過(guò)程中的取向是指：高聚物熔體在壓力的作用下，其高分子鏈會(huì)沿流動(dòng)方向形成定向排列的構(gòu)象。研究認(rèn)為，取向應(yīng)力的產(chǎn)生是由于在成型過(guò)程中，快速進(jìn)入模腔的高溫熔體接觸到冷的模腔壁厚，熔體溫度迅速下降，冷凝在模腔壁上形成一層硬的凝固層[5-7]。由于凝固層的絕熱作用，使貼近凝固層的熔體無(wú)法立即固化，且由模腔壁向制品界面中心熔體溫度形成梯度變化，截面中心處溫度最高。若流動(dòng)中的高分子鏈一端被凝結(jié)在凝固層內(nèi)，另一端仍在壓力作用下繼續(xù)向前流動(dòng)，就使得原本無(wú)規(guī)卷曲的高分子鏈沿流動(dòng)方向被拉直伸長(zhǎng)。由于高分子鏈總是希望保持無(wú)規(guī)卷曲的松弛狀態(tài)，被拉直伸長(zhǎng)的高分子鏈會(huì)產(chǎn)生一種力圖恢復(fù)無(wú)規(guī)卷曲狀態(tài)的松弛力。若在制品冷卻成型時(shí)，高分子鏈仍然保持被拉直伸長(zhǎng)的狀態(tài)，松弛力也就在制品內(nèi)部分子層面產(chǎn)生了，這些分子層面的松弛力疊加后的宏觀表現(xiàn)就是取向內(nèi)應(yīng)力。從其形成機(jī)理可以看出：塑料制品的取向內(nèi)應(yīng)力分布為從制品的表層到內(nèi)層越來(lái)越小，并呈拋物線(xiàn)變化。

1.1.2 溫度內(nèi)應(yīng)力

溫度內(nèi)應(yīng)力也可以稱(chēng)為冷卻內(nèi)應(yīng)力，它是塑料制品在熔融加工和冷卻成型過(guò)程中，高分子材料收縮不均勻而產(chǎn)生的一種內(nèi)應(yīng)力。注塑塑料制品時(shí)，澆口與模具存在很大的溫差，這使得高溫的熔體與低溫的模腔壁接觸時(shí)，熔體溫度驟降，急速冷卻、凝固、收縮；而與此同時(shí)，熔體內(nèi)層仍然保持較高的溫度。當(dāng)凝固層內(nèi)的熔體在不均勻的冷卻速率下繼續(xù)冷卻而發(fā)生自由收縮時(shí)，由于各截面層的體積收縮不同，造成制品壁厚的表面附近產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，而在壁厚中心部位則引起拉伸應(yīng)力。

有些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的塑料制品還帶有金屬嵌件，由于金屬與塑料兩者熱膨脹系數(shù)存在較大差異，金屬嵌件位置也是一個(gè)低溫點(diǎn)，如果注塑工藝處理不當(dāng)，容易產(chǎn)生較大的溫度內(nèi)應(yīng)力。

1.1.3 其他注塑內(nèi)應(yīng)力

除了以上兩種最為常見(jiàn)的注塑內(nèi)應(yīng)力以外，還會(huì)產(chǎn)生一些其他的內(nèi)應(yīng)力，如：構(gòu)型體積內(nèi)應(yīng)力、脫模內(nèi)應(yīng)力等。這些內(nèi)應(yīng)力對(duì)零件整體的內(nèi)應(yīng)力貢獻(xiàn)較小或只在局部產(chǎn)生，影響相對(duì)較小。

1.2 裝配形成的內(nèi)應(yīng)力

汽車(chē)工業(yè)對(duì)裝配工藝的要求不斷提高，間隙要小、不能存在異響和過(guò)濾振動(dòng)的能力要強(qiáng)等。在實(shí)踐中裝配內(nèi)應(yīng)力也普遍存在，需要重點(diǎn)關(guān)注和控制。從產(chǎn)生的原因來(lái)分類(lèi)，裝配內(nèi)應(yīng)力可以分為2類(lèi)：(1)由裝配預(yù)緊產(chǎn)生的裝配內(nèi)應(yīng)力，如：螺紋連接、過(guò)盈配合等；(2)在裝配時(shí)由于加工誤差或?qū)κ旨钠ヅ涠纫鸬难b配內(nèi)應(yīng)力。

1.3 焊接等其他生產(chǎn)工藝形成的內(nèi)應(yīng)力

塑料零件的焊接、機(jī)加工等工藝也會(huì)在塑料制品的內(nèi)部形成內(nèi)應(yīng)力，所以在控制這些工藝時(shí)也要設(shè)法降低和消除內(nèi)應(yīng)力。

2 塑料零件內(nèi)應(yīng)力的檢測(cè)

塑料零件內(nèi)應(yīng)力的檢測(cè)有多種手段，常用的有3種：溶劑法；耐候測(cè)試法；偏光觀察法[8-9]。

2.1 溶劑法

溶劑法顧名思義就是通過(guò)有機(jī)溶劑作為媒介來(lái)檢測(cè)塑料零件的內(nèi)應(yīng)力水平。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：測(cè)試時(shí)間短，而且無(wú)須設(shè)備投入，費(fèi)用較低；缺點(diǎn)是：測(cè)試評(píng)價(jià)體系建立比較復(fù)雜，測(cè)試時(shí)視化學(xué)試劑不同可能存在有少量毒性。

溶劑法的原理如下：溶劑分子能夠滲透到塑料的大分子之間，降低分子間的彼此作用力，宏觀層面即降低了塑料材料的強(qiáng)度。如果塑料零件某個(gè)位置的內(nèi)應(yīng)力很大，超過(guò)浸泡后的材料強(qiáng)度，該位置即發(fā)生開(kāi)裂；如果塑料零件某個(gè)位置的內(nèi)應(yīng)力較大，在宏觀層面還沒(méi)超過(guò)浸泡后的材料強(qiáng)度，但在微觀層面已經(jīng)導(dǎo)致了高分子鏈的斷裂，那這些位置即發(fā)生應(yīng)力發(fā)白。

溶劑法測(cè)試塑料零件內(nèi)應(yīng)力所使用的溶劑有不少種類(lèi)，可以分別針對(duì)不同類(lèi)別的塑料材料，也與不同公司的使用習(xí)慣和經(jīng)驗(yàn)積累相關(guān)。但是溶劑法的測(cè)試方法大體是一致的，其一般流程如下：

(1) 配置特定的有機(jī)溶劑，并倒入適合的容器中(配合溶劑種類(lèi)和零件大小)；

(2) 待測(cè)零件進(jìn)行測(cè)試前檢查，最好能留照片；

(3) 將待測(cè)塑料零件(特別是需要檢測(cè)的區(qū)域)完全浸沒(méi)在溶劑內(nèi)，有時(shí)也會(huì)用溶劑涂抹在零件的特定區(qū)域；

(4) 一定時(shí)間后將零件取出，并立即用清水沖洗干凈；

(5) 觀察測(cè)試后零件，記錄是否存在開(kāi)裂、應(yīng)力發(fā)白等不良變化。

溶劑法的溶劑種類(lèi)、測(cè)試時(shí)間和評(píng)價(jià)方法互相關(guān)聯(lián)，三位一體，是溶劑法的關(guān)鍵要素。各個(gè)公司的Know-How也就是在這3個(gè)要素上。原拜耳公司使用甲苯+正丙醇來(lái)測(cè)試聚碳酸酯(PC)的內(nèi)應(yīng)力水平，用乙酸乙酯+正丙醇來(lái)測(cè)試PC/ABS的內(nèi)應(yīng)力水平。通過(guò)大量的試驗(yàn)研究，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，可以用不同比例的溶劑來(lái)測(cè)試得到零件內(nèi)應(yīng)力數(shù)值區(qū)間，精確度較高。我公司的實(shí)驗(yàn)室用不同濃度的乙醇溶液來(lái)測(cè)試聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的內(nèi)應(yīng)力水平，通過(guò)多年的積累，也整理出了一套比較系統(tǒng)的測(cè)試評(píng)價(jià)方法。還有一些公司會(huì)使用四氯化碳、冰醋酸等來(lái)測(cè)試塑料制件的內(nèi)應(yīng)力水平。

2.2 耐候測(cè)試法

耐候測(cè)試法是通過(guò)將零件存放在不同環(huán)境設(shè)置的耐候試驗(yàn)箱內(nèi)，來(lái)檢測(cè)零件在實(shí)際使用過(guò)程中其內(nèi)應(yīng)力是否會(huì)導(dǎo)致零件失效。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：測(cè)試結(jié)果與零件市場(chǎng)表現(xiàn)的吻合度高，能為問(wèn)題處理和決策提供精確的依據(jù)；缺點(diǎn)是：測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，需大型設(shè)備，大樣本量測(cè)試時(shí)費(fèi)用極大。

耐候測(cè)試法的原理就是模擬零件所處的實(shí)際工況和自然環(huán)境。通過(guò)大型設(shè)備的連續(xù)工作和測(cè)試條件的加強(qiáng)，加速模擬零件在該種環(huán)境條件下的真實(shí)耐候反應(yīng)。如果零件內(nèi)應(yīng)力水平較高，再疊加耐候反應(yīng)則會(huì)發(fā)生失效。該測(cè)試方法的關(guān)鍵在于環(huán)境條件的設(shè)置。

2.3 偏光觀察法

偏光觀察法是把待測(cè)塑料零件放在偏光設(shè)備上進(jìn)行觀察，來(lái)判斷零件的內(nèi)應(yīng)力水平。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：檢測(cè)快速、方便，結(jié)果直觀；缺點(diǎn)是：待測(cè)物品必須是透明的，分析結(jié)果主要用于定性。

偏光觀察法的原理如下：透明塑料零件一般都是非結(jié)晶高分子，通常情況下是各向同性的，不產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象。但當(dāng)它們受到應(yīng)力時(shí)，就會(huì)變成各向異性而顯示出雙折射的特性，這種現(xiàn)象稱(chēng)為光彈效應(yīng)。偏振光可以有效地觀察到雙折射現(xiàn)象，也就是說(shuō)能夠觀察到塑料零件的應(yīng)力情況。檢測(cè)時(shí)零件不受外力作用，觀察到的就是其內(nèi)應(yīng)力狀況。

3 塑料零件內(nèi)應(yīng)力的消除

當(dāng)檢測(cè)到塑料零件存在比較大的內(nèi)應(yīng)力，有失效風(fēng)險(xiǎn)或已經(jīng)在市場(chǎng)上發(fā)生了類(lèi)似失效時(shí)，那么需要立刻消除或減小零件的內(nèi)應(yīng)力。影響塑料制品內(nèi)應(yīng)力的因素有很多，解決問(wèn)題的方法也得對(duì)癥下藥，以下介紹一些常用消除內(nèi)應(yīng)力的手段。

3.1 熱處理(退火)

熱處理是解決塑料制品內(nèi)應(yīng)力的通用方法，在實(shí)踐中最常用到，對(duì)于所有的塑料制件都是有效的，但根據(jù)其內(nèi)應(yīng)力的主要原因，效果會(huì)有差異，對(duì)于取向內(nèi)應(yīng)力和冷卻內(nèi)應(yīng)力最為有效。其原理是：塑料制件受熱可以使得高分子鏈由不平衡構(gòu)象向平衡構(gòu)象轉(zhuǎn)變，使被急速冷卻成型而處于不穩(wěn)定狀態(tài)的高分子鏈進(jìn)行熱松弛，進(jìn)而趨向無(wú)規(guī)卷曲的自由狀態(tài)，從而減小了內(nèi)應(yīng)力。

熱處理的方法就是在加熱介質(zhì)中，使塑料制件在某一特定溫度下保持一定的時(shí)間，然后緩慢冷卻至室溫。加熱介質(zhì)一般就是空氣。理論上，熱處理的溫度越高，時(shí)間越長(zhǎng)，則塑料制件的內(nèi)應(yīng)力就消除的越多，其分子層面越趨于穩(wěn)定和平衡。但在實(shí)踐中，退火的溫度都是有限制的，不能超過(guò)一定的限度。過(guò)高的溫度會(huì)引起塑料制件在熱處理過(guò)程中發(fā)生翹曲和形變，有時(shí)甚至還會(huì)直接誘發(fā)內(nèi)應(yīng)力開(kāi)裂，特別是對(duì)那些有金屬嵌件的塑料制品。從材料自身角度來(lái)講，一般熱處理溫度建議要稍低于其熱變形溫度(低10～20 ℃)為宜。同時(shí)還與零件的結(jié)構(gòu)、用途等相關(guān)。退火的時(shí)間一般不低于1 h，同時(shí)還要考慮零件的結(jié)構(gòu)、制品的厚度和經(jīng)濟(jì)效益等。在熱處理過(guò)程中最容易被忽略的就是緩慢冷卻至室溫這個(gè)步驟，但根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這個(gè)步驟是極其關(guān)鍵的。下面以某車(chē)型按鈕為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，某車(chē)型按鈕售后發(fā)生頂部開(kāi)裂，零件材料為原拜耳公司的PC。收集失效信息時(shí)發(fā)現(xiàn)，失效零件絕大部分都是冬天生產(chǎn)的，且斷口光滑，無(wú)明顯受力痕跡，可以判斷該零件是由于內(nèi)應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)致開(kāi)裂。為了驗(yàn)證以上判斷，用溶劑法對(duì)新塑件進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力檢測(cè)，測(cè)試溶劑為甲苯∶正丙醇=1∶3混合溶劑，測(cè)試時(shí)間3 min。不出所料，檢測(cè)后新塑件的頂部均發(fā)生開(kāi)裂，與售后失效零件的失效位置一致，如圖2所示。

圖1 售后開(kāi)裂零件

圖2 溶劑法檢測(cè)后開(kāi)裂零件

根據(jù)以上理論可知，該零件存在較大的取向內(nèi)應(yīng)力和溫度內(nèi)應(yīng)力，因此采取退火的方法消除內(nèi)應(yīng)力。PC的熱變形溫度在130 ℃左右，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，退火溫度應(yīng)在110 ℃左右，退火時(shí)間為1 h以上，退火后的零件需隨箱冷卻。根據(jù)以上3條退火工藝，設(shè)計(jì)了一個(gè)3因子、2水平的DOE(Design Of Experiment)，并通過(guò)溶劑法測(cè)試退火后零件的開(kāi)裂比例來(lái)進(jìn)行效果驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

試驗(yàn)結(jié)果清楚地表明：當(dāng)采取隨箱冷卻時(shí)，110 ℃和1 h的退火工藝能夠徹底解決零件的內(nèi)應(yīng)力問(wèn)題，也節(jié)省成本，是目前最佳退火工藝；若一旦沒(méi)有采取隨箱冷卻，則內(nèi)應(yīng)力還是保持較高水平，退火工藝功虧一簣。需要說(shuō)明的是，試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)間為冬天，環(huán)境溫度低于0 ℃，如果該試驗(yàn)在夏天進(jìn)行，則未必會(huì)有那么明顯的差異。

表1 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)最佳退火工藝進(jìn)行生產(chǎn)，零件斷點(diǎn)后類(lèi)似失效的產(chǎn)品數(shù)量為0，因此，通過(guò)退火工藝徹底解決了因零件內(nèi)應(yīng)力大而導(dǎo)致的失效問(wèn)題。

對(duì)于結(jié)構(gòu)或生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜的零件可能需要多次的熱處理，比如散件制成后進(jìn)行熱處理，去除散件的內(nèi)應(yīng)力，后經(jīng)過(guò)焊接、機(jī)加工、裝配等工藝還需要再次進(jìn)行熱處理來(lái)去除總成零件的內(nèi)應(yīng)力。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)塑料零件的內(nèi)應(yīng)力有較大影響，它在一定程度上還決定了模具的設(shè)計(jì)和注塑的工藝。一般來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量保持其連續(xù)性，避免銳角、直角、缺口、突然的擴(kuò)大或縮小、壁厚的巨大差異等。所有的邊角連接處都應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角來(lái)過(guò)渡，理想的內(nèi)圓角半徑應(yīng)為壁厚的1/4以上，外圓角半徑可取壁厚的1.5倍。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，即使采用R0.5 mm的圓角，也能使得塑料制件的強(qiáng)度大為改善。

3.3 模具和注塑工藝

模具和注塑工藝也在一定程度上決定了零件的內(nèi)應(yīng)力水平，合理的模具設(shè)計(jì)和注塑工藝不但要考慮塑料制件的內(nèi)應(yīng)力，還必須綜合考慮生產(chǎn)效率、設(shè)備損耗和零件性能等因素，需要技術(shù)人員有較高的水平。

3.3.1 模具

模具的澆注系統(tǒng)和頂出機(jī)構(gòu)對(duì)塑料零件內(nèi)應(yīng)力的影響較大。澆注系統(tǒng)主要考慮澆口的尺寸、位置和主澆道的大小、長(zhǎng)短；頂出機(jī)構(gòu)則主要避免對(duì)零件施加過(guò)大的頂出力。

3.3.2 模具溫度

模具溫度對(duì)塑料制件的取向內(nèi)應(yīng)力和溫度內(nèi)應(yīng)力都有較大影響，這兩種內(nèi)應(yīng)力均隨著模具溫度的升高而降低，因此為了降低零件的內(nèi)應(yīng)力水平，應(yīng)使用較高的模具溫度，一般在90 ℃左右。值得注意的是，由于溫度較高，有的廠商可能要使用油溫機(jī)代替水溫機(jī)。由于這兩種介質(zhì)的流動(dòng)屬性可能導(dǎo)致用油溫機(jī)的效果并不明顯，建議使用高壓水溫機(jī)；另一方面，過(guò)高的模具溫度會(huì)使得冷卻時(shí)間延長(zhǎng)，降低了生產(chǎn)效率。

3.3.3 金屬嵌件的預(yù)處理

金屬嵌件的預(yù)處理主要有兩層含義：預(yù)熱和清洗。預(yù)熱其實(shí)也是起了使冷點(diǎn)溫度提升的作用，一定程度上講與提升模具溫度的作用類(lèi)似。另外還可以使得金屬嵌件本身與塑料之間的熱脹冷縮的巨大差距得到一定的彌補(bǔ)。清洗是要對(duì)金屬嵌件上的油脂等進(jìn)行徹底的清除，以避免其加速塑料制件的內(nèi)應(yīng)力開(kāi)裂。

3.3.4 料筒溫度

料筒溫度高有利于降低取向內(nèi)應(yīng)力，但會(huì)增加冷卻內(nèi)應(yīng)力和冷卻時(shí)間。過(guò)高的料筒溫度還會(huì)使得PC類(lèi)材料降解、性能下降而無(wú)法使用。因此根據(jù)材料、零件復(fù)雜程度的不同等因素，適當(dāng)提高料筒溫度，并配合提高模具溫度，將有利于降低零件的內(nèi)應(yīng)力水平。

3.3.5 注射壓力

較低的注射壓力可以降低零件的內(nèi)應(yīng)力水平，但必須保證制件的質(zhì)量和適當(dāng)?shù)淖⑸渌俣取?/p>

3.3.6 注射速度

注射速度主要是依據(jù)零件的結(jié)構(gòu)及流動(dòng)前沿勻速的原則分段制定。注射速度以適中為宜，在保證零件質(zhì)量的前提下，相對(duì)較低的注射速度可以降低零件的內(nèi)應(yīng)力水平。

3.3.7 保壓壓力和時(shí)間

較低的保壓壓力和較短的保壓時(shí)間對(duì)降低零件的內(nèi)應(yīng)力水平是有利的。

3.4 其他方法

還可以對(duì)零件進(jìn)行拍打、存放等方法來(lái)去除零件的內(nèi)應(yīng)力。

4 結(jié)論

汽車(chē)行業(yè)使用的塑料零件越來(lái)越多，內(nèi)應(yīng)力是塑料制件容易發(fā)生批量性失效問(wèn)題的一個(gè)重要因素。弄懂塑料零件內(nèi)應(yīng)力的形成原因和機(jī)理，掌握內(nèi)應(yīng)力的測(cè)試方法和能夠迅速消除或減少零件內(nèi)應(yīng)力的方法，對(duì)汽車(chē)行業(yè)的技術(shù)人員十分關(guān)鍵。本文根據(jù)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)內(nèi)應(yīng)力的形成、檢測(cè)和消除進(jìn)行了比較詳細(xì)的討論，而且通過(guò)實(shí)例剖析了鑒別和解決塑料零件內(nèi)應(yīng)力實(shí)際失效問(wèn)題的具體方法和流程。

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巴斯夫推出輕量化“協(xié)作機(jī)器人”

■ 巴斯夫和新松機(jī)器人聯(lián)合開(kāi)發(fā)輕量化協(xié)作機(jī)器人

■ 設(shè)計(jì)x創(chuàng)新活動(dòng)亮點(diǎn)

巴斯夫在 CHINAPLAS 2017國(guó)際橡塑展上展示與中科新松有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)‘新松’)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的工業(yè)用協(xié)作機(jī)器人。這種機(jī)器人采用巴斯夫 Elastollan?熱塑性聚氨酯彈性體、Ultramid?玻纖增強(qiáng)聚酰胺和 3D 打印聚酰胺-6 制造，其輕量化的設(shè)計(jì)和材料可幫助制造商在提高生產(chǎn)速度的同時(shí)降低能源成本。協(xié)作機(jī)器人是五個(gè)巴斯夫“塑三角 ”(Trio)設(shè)計(jì)共創(chuàng)項(xiàng)目之一，其目的在于推動(dòng)巴斯夫、頂尖設(shè)計(jì)師和品牌商之間的合作。

與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人相比，協(xié)作機(jī)器人成本更低廉、適應(yīng)性更強(qiáng)、更輕便，因此在機(jī)器人學(xué)和自動(dòng)化領(lǐng)域具有重要意義。巴斯夫的先進(jìn)材料不僅是一種更輕盈的替代材料，還可通過(guò)注塑成型或 3D 打印等方式加工成復(fù)雜的形狀。

Some Discussion on Internal Stress of Automobile Plastic Parts

DIChun-feng，HURen-qi

(Center Lab of SAIC Motor， Shanghai 201804， China)

The main causes and mechanism of internal stress of automobile plastic parts are discussed. The detection methods of internal stress of automobile plastic parts are introduced. Advantages and disadvantages of these detection methods are given out. The solution to the high internal stress of automobile plastic parts is discussed. Through the concrete example, the whole process and method of solving the internal stress failure problem in practical work are analyzed in detail, and good results are obtained.

internal stress； plastic part； non-metallic material； automobile

狄春峰(1982—)，男，博士，高級(jí)工程師，主要從事非金屬材料研究，涉及失效分析、材料應(yīng)用開(kāi)發(fā)、材料測(cè)試等。

TQ 320.6

A

1009-5993(2017)02-0018-05

2017-03-04)