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汽车保险杠及其评测
保险杠：备受关注的安全配角
汽车保险杠与加强横梁作为吸收缓和外界冲击力的车身构件。在低速碰撞事故中，对于保护车身以及车身附件可以起到一定作用。近年来，网上大有流行“晒保险杠”的趋势，越来越多的人们也开始关注保险杠，然而对于保险杠的防护功能和性能却是众说纷纭。不少人认为保险杠加强横梁对于保护车内乘员有着至关重要的作用，还有不少人又犯了“摁钢板”的老毛病，以加强横梁厚度论优劣，甚至还爆出“加强横梁采用铝合金材料是偷工减料”的错误观点。{汽车保险盖}.
图1：汽车保险杠与加强横梁作为吸收缓和外界冲击力的车身构件。在低速碰撞事故中，对于 保护车身以及车身附件可以起到一定作用。但是保险杠所能提供的防护能力仍相当有限。图为追尾事故后的2010款第五代大众高尔夫，由于前车被撞点较高尔夫 前保险杠略高，因此造成高尔夫水箱格栅（与前保险杠壳体一体），前灯组与发动机盖板损毁，而前保险杠加强横梁却毫发未伤。
前后保险杠的贡献是什么？
显而易见，现在的轿车前后保险杠结构已经与二三十年前的车型广泛采用的外置式保险杠完全不同。目前常见的轿车前后保险杠一般都是由塑料保险杠壳体，加强横梁和左右两个吸能支架以及其他安装用部件组成（如图所示）。塑料保险杠壳体便是我们能从外观上看到的保险杠。近年来，由于造型设计的发展，以及行人保护的需要，大多数轿车的前保险杠都采用保险杠与水箱格栅一体式设计。相比而言，几十年前老车型的保险杠设计更符合“横杠”的概念。
图2：常见的轿车前后保险杠一般都是由塑料保险杠壳体，加强横梁和左右两个吸能支架（易溃缩纵梁）以及其他安装用部件组成。图为第二代丰田普锐斯前保
险杠拆解示意图。
图3：二三十年前的车型广泛采用的外置式保险杠，而近年来，由于造型设计的发展，以及行人保护的需要，大多数轿车的前保险杠都改用保险杠与水箱格栅一体式设计。图为1980款福特嘉年华，其采用外置式保险杠设计，并且专门配置
有可恢复形变的弹簧吸能装置。
不过在外观上看不到横在车身前后部的保险杠，并不代表它们不存在。拆下塑料保险杠壳体，安装在车身结构上的加强横梁便引入眼帘，而这些加强横梁正是网友们热议的焦点。不少人认为加强横梁越厚越安全，钢质横梁比铝合金材质的更安全，甚至还有人认为没有后加强横梁的车型不能在追尾事故中保证乘员安全。那么，这些观点正确吗？我们不妨从整体车身结构的角度去分析，看看前后保险杠对于车身被动安全的贡献究竟是什么？
图4：在外观上看不到横在车身前后部的保险杠，并不代表它们不存在，拆下塑料保险杠壳体，安装在车身结构上的加强横梁便引入眼帘。图为2010款现代劳
恩斯酷派前部拆解。
我们知道，完善的车身结构应该具备高效动能吸收/分散可溃车身设计，高强度乘员舱，以及行人保护组件。一般来说，车辆的发动机舱和 行李舱作为溃缩吸能区，车身中部则会被设计为高强度的乘员舱。因此车身前后部结构要尽可能多地吸收碰撞能量，使碰撞过程中作用于车内乘员的力和加速度降至 安全的范围内，但是车身前后部构件在碰撞中产生的变形应根据碰撞强度逐级发生，便于车身结构的修复和降低维修成本。
图5：完善的车身结构应该具备高效动能吸收/分散可溃车身设计，高强度乘员舱，以及行人 保护组件。一般来说，车辆的发动机舱和行李舱作为溃缩吸能区，车身中部则会被设计为高强度的乘员舱。图为2009款沃尔沃XC90车身结构，钢板抗拉强度 等级从发动机舱至乘员舱逐级增加以实现“高效动能吸收与分散”
理念。
以车身前部结构为例，一般来说，发动机舱作为溃缩区域被分为三级变形区（如图示），其中第一级变形区位于发动机舱前部，用于保护行人和降低车辆在低速下碰撞对于车辆的破坏。第二级变形区位于发动机舱中部，即相容区。当两车相撞时，通过这部分变形区的溃缩最大化吸收和分散能量。第三级变形区则靠近发动机舱后部，位于乘员舱之前，用于最大程度的保持乘员舱完整性，也被称为自身保护区。很显然，前保险杠的位置处于第一变形区，行人保护和降低低速碰撞对于车辆的破坏是其主要作用。
汽车保险杠设计分析
汽车保险杠设计分析
张志成
长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心河北保定071000
摘要：汽车保险杠是汽车安全防护装置之一，是现代汽车结构的重要组成部分。文章从保险杠的设计原则、材料选择、可维修性设计等方面进行了简要的介绍。基于易修理性对汽车进行设计优化，不仅可缩短修理周期，减少修理费用，而且对汽车厂家和保险公司也有积极的作用。车辆设计时是否能把车身结构及其他部件破坏性放在首位？同时在设计阶段如何减少或避免损失？文中通过对汽车前后保险杠进行分析，供汽车设计人员和汽车厂家借鉴。
关键词：维修；保险杆设计；分析
中图分类号：F407.471文献标识码：A
前言
近几年我国汽车进入千家万户，汽车保有量激增，随之而来的汽车交通事故也呈上升趋势。经过对大量交通事故进行的分析和归纳，结果发现汽车前后保险杠是最容易遭受碰撞损毁的，也是汽车厂家密切关注并开发新型保险杠的原因。
汽车保险杠安装在汽车的最前端和最后端，在整车造型风格中起到至关重要的作用，它能够诠释出整车外装饰的艺术风格，好的保险杠能够使用户感到赏心、悦目，得到美的享受。无论汽车的大、小改型设计，保险杠总是首当其冲成为造型师手中重点塑造的对象，造型美观是整车的亮点及卖点。另外，发生碰撞时，大多数情况下都有保险杠的参与，保险杠作为安全防护装置是现代汽车结构的重要组成部分，它能有效地减轻人员伤亡程度以及汽车损坏程度。
1、保险杠的材料选择
1.1选材原则
正确地选择材料，必须满足以下3个方面的要求：
1）良好的使用性能的要求；
2）优良的工艺性能的要求；
3）合理的成本方面的要求。
1.2选材方法
除应了解部件正常工作时应具备的性能指标，还应弄清部件的工作环境（如温度、湿度、介质）及其可能发生的变化等。要正确选材，掌握材料的性能特征不能只对材料的性能作一般的了解，应对每一种材料找出1~2项比较突出的性能，作优先选用的对象。有些塑料，其树脂的性能不能满足部件的性能要求，则可通过改性或加入适宜的填料之后，方能变成理想的材料。保险杠的材料通常选用改性聚丙烯，即注射成型用热塑性塑料，它应满足如下的基本特征：
1）耐热性在80--100℃；
2）冲击强度在0.3—4j/cm2·；
3）拉伸强度在29—39Mpa；
4）成型性，耐候性良好。{汽车保险盖}.
2、保险杠的设计原则
在保险杠的开发过程中，应遵循以下几个原则：文章编号：
1）主动安全性，即必须最大限度地满足使用功能，保险杠的安装高度应符合法规。
（安全可靠、设计合理）。
2）被动安全性，即发生碰撞时，保险杠要有良好的吸能特性。
3）在外部造型、色彩和质感上要与整车造型协调一致，浑然一体。
3、保险杠可维修性原则
由于前后保险杠都是由保险杠本体、下围板、吸能盒和加强板等部件的组成，有着相同的零件要求，就前后保险杠各部件对汽车维修的影响进行分析如下：
3.1前保险杠
3.1.1前保险杠本体
前保险杠本体覆盖车身前方越来越成为重要的车身装饰件，其结构部件能够抵抗小的冲击和吸收低速碰撞的能量。目前的保险杠罩包含有贵重元件，比如车灯清洗装置、距离传感器和行人保护传感器。
当车辆发生低速碰撞时，已损坏与保险杠罩连接的相邻部件，解决方法是将两者隔开或采用可分离的安全接头，以减少维修费用和时间。若把保险杠做成一体，损坏时必须完全更换。如果保险杠罩由几部分组成，当仅有一部分损坏时，只需要更换该部分。由于修理区域变小从而减少重新喷涂量。
材料选择时，易碎的聚乙烯(PE)材料由于难以维修或不能进行维修，所以不适用于保险杠罩，而通常选用软质材料，如UV稳定聚丙烯（PP），可对保险杠罩进行小范围修理。保险杠罩的厚度也影响可维修性，更易于维修和减少变形的经验最小厚度为3mm，低于3mm的保险杠可使用加热法修复变形位置。
3.1.2保险杠附件
要求当保险杠遭受到轻微损坏，对保险杠的固定部件应尽可能进行小范围修理。关键部件不应永久固定在要求更换的保险杠上，应作为配件并可拆分，避免更换整个保险杠总成。对于安装在保险杠上的标志灯嵌入物，不应使用粘结或焊接，而是卡扣在保险杠的内侧，当进行修复时不影响喷漆。保险杠罩上安装的贵重元件是指发生碰撞时需要大量费用来维修的元件（如距离感应器）。此类元件的安装位置应选择远离保险杠碰撞区域，以避免轻微碰撞而造成损坏。
3.1.3下围板
汽车的前下围板很难从保险杠本体分离，因为无论是保险杠本体还是下围板，均使用销钉或柳钉进行不可拆连接。针对这种连接方式，在拆卸下围板时很容易造成其他车身附件损坏，达不到修理的目的，所以应尽量使用可拆除紧固件，比如螺钉或卡扣。
3.1.4预喷漆配件
喷漆也是汽车维修中的重要一环，要求配件的喷漆与车身颜色无明显区别。通常客户对修理后的车辆颜色要求比较苛刻，这就意味着重新喷漆要求与原车辆颜色的完全匹配，保证提供配件的喷涂效果的一致性。在运输过程中，防止配件的损坏，以免所提供的配件在到达修理处前发生损坏和变形。对配件包装的要求是，在运输过程中不应有任何表面损坏或变形。
3.1.5前保险杠加固
保险杠加固是碰撞中的吸能结构，通常与吸能盒和底盘支架的前端连接。支撑前保险杠，并焊接或栓连在吸能盒上。保险杠加固件自身高度和离地高度决定碰撞对加固件周边和后边的损坏程度。所以应增加加固件自身高度以保证有足够的碰撞面积，同样加固件的离地高度也有一定要求，用来避免碰撞和钻碰时的过量损伤。
低速碰撞时，保险杠加固件和周围部件之间的间隙决定了周围部件的损毁程度，加固件和后面所有部件之间间隙可引起加固件侵入而导致损坏，必须进行更换其他部件。所以应保证在加固件和后面所有部件之间留有适当空间。
3.1.6前吸能盒
吸能盒安装在底盘支架末端，作为承受载荷的路径来吸收能量。这样可以在低速碰撞时提供碰撞压损区，以帮助底盘支架免遭损坏。根据要求对特定车辆进行低速和高速碰撞试验，所以汽车吸能盒的材料和尺寸不尽相同。
3.1.7前加强板
前加强板安装在汽车头部，大体安装在前底盘支架上，为两侧围板提供支撑，并用来固定汽车引擎罩，连接保险杠或格栅等部件，配合固定前照灯和冷却箱。前板件是经常遭受损坏的部件，所以应尽可能的方便拆除，这就对加强板的固定提出要求。可采用螺栓或其他连接而不能采用焊接，因为在修理时不可能重新焊接一个固定接头，这将花费大量的修理时间和费用。
由于板件的安装在车头，发生事故时发生移动而破坏周围的部件，所以固定应可脱离。板件不应安装在保险杠、吸能盒或底盘支架上，这样避免汽车低速对保险杠的损坏，并且在加强板后方应留有一定的空间允许板件的变形或移动。
3.2、后保险杠
后保险杠也由保险杠罩、吸能盒和加强板等部件组成，再设计时可借鉴的成功经验。
4、总结
汽车保险杠的结构设计，不仅影响到驾乘人员的安全性，而且影响到产品的使用耐久性。随着汽车与人类的关系越来越密不可分，其整体设计向人性化、个性化发展，保险杠的功能和概念也从单一保护汽车方面向汽车车身美学、整体装饰协调、减少风阻系数及提高驾驶机动性等诸方面发展。
从文中可以看出，汽车保险杠的设计不仅关系着车辆的碰撞安全性，同时也决定着汽车维修和修理，如果结合维修工艺来改进保险杠设计，在不降低碰撞安全性的前提下使受损车辆的修理更加简洁方便，并减少维修时间，降低修理费用，是值得投入和研究的。
汽车保险杠论文
汽车保险杠论文
汽车保险杠的发展与喷涂工艺
江苏中大工业涂装环保有限公司（224003） 杨 奎
摘要：随着汽车工业的发展，汽车保险杠作为一种重要的安全装置走向了革新的道路，保险杠除了有保护功能外，还要追求与车体造型的和谐与统一，追求本身的轻量化和表亮化。为此，本文结合生产实践和实际应用，对于保险杠的表面喷涂，从它的发展、应用领域、涂层性能要求、涂装工艺等方面逐一进行阐述与探讨。
关键词：汽车保险杠、塑料保险杠、安全装置、喷涂工艺
1 前言
汽车保险杠是吸收缓和外界冲击力、防护车身前后部的安全装置。20年前，轿车前后保险杠是以金属材料为主，用厚度为３毫米以上的钢板冲压成Ｕ形槽钢，表面处理镀铬，与车架纵梁铆接或焊接在一起，并与车身有一段较大的间隙，好像是一件附加上去的部件。
随着汽车工业的发展，汽车保险杠作为一种重要的安全装置也走向了革新的道路。今天的轿车前后保险杠除了保持原有的保护功能外，还要追求与车体造型的和谐与统一，追求本身的轻量化。为了达到这种目的，目前轿车的前后保险杠采用了塑料，人们称为塑料保险杠。
塑料保险杠是由外板、缓冲材料和横梁三部分组成。其中外板和缓冲材料用塑料制成，横梁用厚度为1.5毫米左右的冷轧薄板冲压而成Ｕ形槽；外板和缓冲材料附着在横梁上，横梁与车架纵梁螺丝连接，可以随时拆卸下来。这种塑料保险杠使用的塑料，大体上使用聚酯系和聚丙烯系两种材料，采用注射成型法制成。国外还有一种称为聚碳酯系的塑料，渗进合金成分，采用合金注射成型的方法，加工出来的保险杠不但具有高强度的刚性，还具有可以焊接的优点，而且涂装性能好，在轿车上的用量越来越多。
塑料保险杠具有强度、刚性和装饰性，从安全上看，汽车发生碰撞事故时能起到缓冲作用，保护前后车体；从外观上看，高质量的喷涂技术可以很自然的与车体结合在一块，浑然成一体，具有很好的装饰性，成为装饰轿车外型的重要部件。
2 保险杠喷涂工艺介绍 2.1 工艺流程：
工件上线→预脱脂→脱脂→水洗①→水洗②→纯水洗→吹水→水份烘干→冷却→转挂→擦净、打磨→火焰处理→静电除尘→喷底漆→流平→喷面漆→流平→喷罩光漆→流平→固化烘干→检查、抛光、检验→工件下线。
2.2 保险杠喷涂的工艺说明：
塑料保险杠喷涂作为比较高档的表面涂装工艺手段，整个过程的质量要求极为严格，用涂料厂商的整个表面处理工艺过程，包括前处理过程，喷涂过程到固化过程都需有严格的质量控制，以保证保险杠涂装的质量。 保险杠喷涂工艺多采用多层喷涂，本文采用“三喷二烘”的工艺，以充分发挥油漆的耐久性、耐候性的优势。喷涂设备必须保证有出色的雾化效果，保证喷涂层的均匀性，涂料中的金属微粒的分布，直接影响涂层的外观效果。涂层均匀，质量优秀的涂层具有金属光泽，颜色鲜明、明显的立体感。而使用不合适的喷涂设备的喷涂层，会产生颜色不均，表面有阴影或涂层不牢。大大影响了保险杠的装饰效果。
以下为塑料保险杠喷涂工艺的具体说明：
2.2.1 表面处理：
前处理是涂装作业的基础，是不可缺少的重要工序，是提高保险杠涂膜附着力、耐蚀力的关键环节，因而前处理质量高低，直接关系到保险杠喷涂质量的优劣。表面处理一方面提高涂膜的防腐防锈性能，延长涂膜的使用寿命，另一方面提高涂膜对保险杠的附着力，另外能使保险杠得到均一的涂膜性能。
表面处理主要包括三个方面： （1）、从保险杠表面去除各种污垢。如除油（也称脱脂），以保证涂膜的理化性能和产品的质量。常见的污垢有：灰尘、油污、旧涂膜等。 （2）、对经过清洗的保险杠的表面进行各种化学处理，以提高涂膜的耐腐蚀性和涂膜与工件表面的附着力。 （3）、采用机械的办法消除保险杠的加工缺陷，调整基体表面的粗糙度，以提高产品的外观质量和附着力。
2.2.2 水份烘干： 烘干的目的是使保险杠表面生成的化学转化膜充分脱水，获得最佳的附着力和耐蚀力。但烘干温度不应过高,否则过度脱水会引起涂层性能大幅下降。
2.2.3 表面喷涂： 通常保险杠表面层由多道作用不同的涂膜组成。现喷涂工艺多采用湿喷湿的喷涂方式，这样既可节省能源、简化工艺，又能适应大批量流水线生产的需要。
目前比较先进的涂装线由喷漆机器人、双组份供漆、自动换色、工件识别、同步、总控等子系统组成，具有自动换色、自动识别、同步运动、离线仿真等功能。多台机器人依次运动，一次完成打磨擦净、火焰处理、静电除尘、底漆、面漆和罩光漆喷涂等工序。当然，完全用机器人这种全自动作业方式进行各工序作业，投资和运行成本相对较大，当前在国内大多数生产企业中还没有应用到这个领域。
（1）、打磨擦净： 保险杠经过表面处理后，第一道工序是打磨擦净，这道工序可根据工件的表面实际情况可以省用，但对工件表面有凹凸不平或其它损坏现象，必须进行这道工序的作业，然后进行表面擦净清理工作。 （2）、火焰处理： 火焰处理这种方法是利用高温（3000°F以上）气体火焰使塑料的表面氧化。火焰激活空气中的氧分子，使它们在材料的表面形成带有碳分子的极性分组。表面分组极性的增加和氧化减少了塑料的表面张力，增加材料基体对油漆的吸附力。 保持一定的火焰温度和距离，是在适当的移动速度下对工件表面进行的一种喷涂前的处理，以达到降低工件表面应力，提高工件表面的附着力，提高喷涂的质量。 （3）、静电除尘： 可以去除工件表面由于静电吸附的毛刺，保证工件在喷涂前的洁净度，有利于提高喷涂过程的良品率。主要设备可以用静电除尘枪、静电除尘离子风机、静电除尘离子除尘风棒等。 （4）、涂底漆： 涂底漆的目的在于提高涂层抗渗透能力，增强对基材的保护，掩饰金属表面细微缺陷，加强面漆与金属表面的附着力，保证面漆涂层的颜色均匀性。漆层厚度通常为5～8µm。 （5）、涂面漆： 保险杠经涂底漆、底漆流平后涂装面漆，这是完成涂装工艺过程中的关键阶段。涂面漆的作用是在于提供所需的装饰颜色，使外观达到设计的要求，并且保护金属表面不受外界环境大气、酸雨污染的侵蚀，防止紫外光穿透，大大增加抗老化能力。在多层喷涂中面漆涂层最厚，通常为30～35µm。 （6）、涂罩光漆： 涂罩光漆的作用是在于增强面漆涂层抗外界侵蚀能力，保护面漆涂层不被氧化，增加面漆色彩的金属光泽，使产品外观更加鲜艳。漆层厚度通常为10～15µm。
（7）、流平晾干： 流平晾干是一个涂层中溶剂或水份蒸发的过程，从而允许涂膜达到晾干可触摸或晾干到可再喷涂的状态。流平效果如何取决于稀释剂的挥发速度。快干稀释剂可减慢漆膜的运动和流动，导致涂膜产生桔皮、干喷、湿化不好等缺陷。慢干稀释剂留在湿膜内的时间较长，可使漆膜光滑，但会产生流挂、花斑和颜色不一致。所以应随时观察流平效果，控制好溶剂挥发速度，确保漆膜流平最佳。同时流
平区必须保持干净、无尘。 （8）、烘烤固化： 喷涂好的保险杠经流平后，需进入固化炉进行固化处理。涂料的烘烤固化是油漆的一个熔融、化学反应过程，它使涂膜变硬、耐摩擦，是涂装工艺中重要的一个环节。完全的烘烤包括烘烤时间和温度，它将决定涂膜的性能和特性。烘烤不足可导致涂膜厚度不均匀、附着力差、耐候性差、强度和硬度下降；烘烤过度轻则涂膜失色，重则涂膜焦化，机械强度严重下降。
2.2.4 工件运输： 根据我们现有工程实例和大多数用户的要求，一般前处理、后处理都采用滑撬地面链输送，滑撬上摆设双工位，连续运行。也有前处理采用吊挂形式，后处理采用地面链的运输方式。
2.2.5 质量检验： 目前主要以《美国汽车安全技术法规》第15篇第38章《国家交通及机动车安全法》为准则，严格的质量检查才能保证高质量喷涂产品。 3 结束语： 我国保险杠产业发展前景广阔，随着汽车车型的增加、产销量的扩大，保险杠的需求也将随之增长。汽车保险杠配件、备件市场需求量的同时增加，将给汽车保险杠生产企业带来巨大发展机遇。
在保险杠需求数量增长的同时，经济附加值高、技术含量高的轿车彩色保险杠正呈现全面替代本色保险杠的趋势。目前国内轿车使用彩色保险杠的比例为60％～70％，估计到2006年，轿车将基本全部使用彩色保险杠，轻微型客车中也将有30％左右采用彩色保险杠。
参考文献：
1、《中国涂装网》，成都
2、《粉末涂料涂装工艺学》，上海，上海科学技术文献出版社，1997，9
3、《最新汽车涂装技术》，北京，机械工业出版社，1998，3
4、《中外涂装》，南京，全国涂装标准化分技术委员会编印，1999，7
5、《涂装设备与技术》，武汉，武汉工业大学教材
6、《汽车中国网》，2003.10
作者介绍：
杨奎（yangkui），男，1976年3月出生，毕业于江苏理工大学（现江苏大学）机电一体化专业，学历：大学，现工作于江苏中大工业涂装环保有限公司，国家质检总局主办《中国国门时报》特约记者，职称：工程师，职务：技术业务部经理，目前主要研究方向为涂装工艺。
文章来源：
水性塑料件用涂料施工特点及应用
在涂装涂料领域内，安全和低VOC的水性化技术和工艺已成为涂装涂料的发展趋势之一。塑料件用涂料和涂装工艺的水性化在国内已开始着手推广应用。
塑料件已被成功地广泛应用于汽车内外饰，由于节省资源的时代发展需求，采用塑料材质替代钢板减轻车身自重以实现汽车轻量化降低油耗已经在国内作为重要的课题进行研究和应用，塑料材质在汽车上的应用日益广泛。目前，塑料材质在汽车上的应用主要分为3类：外装件、内饰件和功能结构件，而无论是作为哪种部件，都需要对这些塑料进行表面处理，而对塑料件进行涂装是常用的方式。
如今，在涂装涂料领域内，安全和低VOC（挥发性有机化合物）的水性化技术和工艺已成为涂装涂料的发展趋势之一。
塑料件用涂料和涂装工艺的水性化在国内已开始着手推广应用。国外某知名厂家开发成功并应用的水性塑料件用涂料相关技术数据和施工要求如表1所示。
水性塑料件用涂料施工工艺
1.前处理
前处理由注塑材料和注塑工艺决定。塑料保险杠是不良导体，容易产生静电而吸附灰尘，可采用洁净压缩空气通过高压喷嘴利用电晕放电，使离子化的空气吹到塑料表面以中和灰尘电荷。根据产量决定采用手工静电除尘还是自动静电除尘。
日韩系保险杠涂装生产线的前处理仅用手工溶剂（一般用异丙醇）擦拭即可，而欧美则采用强力冲洗除去塑料表面的脱模剂、油污及灰尘。一般由微酸性预脱脂、微酸性脱脂－水洗－水洗－去离子水洗（加表面活性剂）－新鲜去离子水洗－吹水－烘干－强冷等工序组成。有时根据需要使用等离子火焰处理表面（如以1 000～2 000℃的高温丙烷气或天然气火焰快速接触工件表面），可以使塑料表面层分子局部氧化，消除界膜阻力增加塑料的表面能、提高表面的浸润性并增强附着力，另外还要消除表面的毛刺，提高喷涂合格率。火焰处理后进行静电除尘处理。
2.塑料保险杠水性喷漆工艺流程
（1）欧美系工艺：前处理－喷底漆－底漆闪干－烘干/强冷－底漆打磨、擦净－离子化空气吹－喷面漆底色漆－色漆后预烘干－喷清漆－闪干－烘干－强冷－检查－修饰－检查（合格品入库，不合格品点补或返工）。
（2）日系3C1B工艺：前处理－喷底漆－底漆后闪干烘干/强冷－喷面漆底色漆－色漆后闪干－预烘干/强冷－喷清漆－闪干－烘干－强冷－检查－修饰－检查（合格品入库，不合格品点补或返工）。
（3）2种工艺流程的差异：欧美系在喷完底漆后在常温下闪干7～10min，然后再在80℃的炉温下烘干17～30min，通过冷风吹使工件温度降至40℃后进行打磨、擦净和离子化空气吹再喷色漆；而日系的3C1B工艺则是在喷完底漆后用85℃热风吹2.5～3.5min，然后用22～24℃冷风冷却1.5min以上，最后直接喷色漆。
从节能角度说3C1B工艺更为省资源，但从质量控制的难易程度来说欧美系工艺更容易一些。
3.塑料保险杠水性喷漆工艺设备要求
（1）喷漆室：所有带漆部件常用不锈钢制造或者下部水槽及水膜板等底架部分采用不锈钢材料。
（2）烘干/强冷室：所有内板常用不锈钢制造或渗铝钢板，外部采用优质镀锡钢板（见图1）。
图1 烘干/强冷室
（3）涂料供应及循环系统（见图2）：输调漆所有部件的选择必须符合水性漆使用要求，如稳压器、四通阀和管接头等部件；输调漆的供漆泵适用于水性漆使用要求（材质、输出压力和流量等）；搅拌器选用电动变频搅拌器保证对涂料较低的剪切力，选用低剪切的搅拌桨叶；所有管路系统均采用SUS316材质，并尽量采用焊接方式；避免管线设计、施工以及其他细节设计部分存在管径偏小、管道焊接不平整、钝化处理不到位以及存在循环盲端等问题，从而影响日后水性漆的循环稳定性以及涂装质量。若是双组分涂料，油漆供应及循环系统还要适应双组分喷涂。
图2 涂料供应及循环系统
（4）静电喷涂装置：输漆软管、换色阀及接地装置均有特殊要求，绝缘性要求高，计量泵常用不锈钢制造。
（5）空调送风装置：能适应控制喷漆室、调漆间和漆库的温湿度要求。
（6）油漆及调漆用纯水保温装置（见图3）：能够很好地保温，严格控制油漆及纯水温度。
图3 油漆及调漆用纯水保温装置
由于国内外清漆水性化技术还没有成熟，因此推荐继续采用高固体份、低溶剂含量的清漆，在此不作介绍。奇瑞公司B11车型前保险杠塑料件整车效果图、A15车型塑料件整车效果图和A1防擦装饰条塑料件整车效果图如图4、图5和图6所示。
图4 奇瑞公司B11车型前保险杠塑料件整车效果图
图5 奇瑞公司A15车型后保险杠塑料件整车效果图{汽车保险盖}.
图6 奇瑞公司A1车型塑料件整车效果图
水性塑料件用涂料静电喷涂工艺
1.静电喷涂的分类：
静电喷涂施工方法适用于溶剂型和水性涂料，按喷涂设备不同分为：高速旋杯雾化静电喷枪和空气辅助静电喷枪两种。
2.塑料件采用静电旋杯喷涂的优势
静电旋杯喷涂相对于传统的空气喷枪喷涂可以将涂料的利用率提高25%～40%，从而有效地减少涂料的消耗，降低生产成本，同时减少VOC的单车排放量，降低汽车涂装生产对环境的污染。
3.塑料件静电喷涂的条件
由于塑料件良好的绝缘性，表面电阻通常＞1 012Ω，容易造成静电荷的积累，为适应静电喷涂，通常需要使用导电塑料或导电底漆来提供良好的导电性。由于传统的导电塑料价格昂贵，不适用于汽车工业的大批量生产。在塑料件上涂不导电底漆成为汽车工业塑料件静电喷涂工艺的主流，通常的导电电阻理论值低于106Ω，实际应用中低于0.3×106Ω即可满足生产要求。
汽车保险杠的高分子材料选择与加工
汽车保险杠的高分子材料选择与加工
魏伊伦
(湖北汽车工业学院 )
摘要：高分子材料是现代高新技术发展的重要材料，是21世纪重点开发和应用的新型材料。其在汽车上的应用也是显而易见的。本文主要比较了PC，PET，PP材料的主要性能以及汽车保险杠的选材，介绍了国内PP汽车保险杠及专用料的发展状况,以及汽车保险杠的成型方法和回收利用。
关键词：PC PET PP 汽车保险杠;专用料;成型方法;回收
Abstract : Polymer materials is a modern high-tech development and pilot basis, the focus is the development and application of 21 new materials. Its application in the car is obvious.The development s of PP bumper and special purpose raw materials at home and abroad ,as well as the molding methods and recycling of the bumpers are int roduced.
1 前言
汽车保险杠是吸收和缓和外界冲击力、防护车身前后部的安全装置。对汽车或驾驶员在冲撞受力的时候，产生缓冲的作用。保险杠材料失效的现象比较复杂，但强度不足引起的失效现象主要还是屈服和断裂两种现象，对于保险杠系统通常以屈服形式失效。保险杠在设计时主要考虑车辆行驶冲撞时防止车辆损坏。在选用材料是，需要流动性好，耐热，耐化学药品性能好，表面硬度高，耐老化性能，耐磨性能好。
2 保险杠的选材比较
在选择材料时，根据保险杠性能要求，提供PC，PBT，改性PP材料作为主要选择对象。
2.1 PC材料
PC材料为聚碳酸酯，聚碳酸酯(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。由于聚碳酸酯结构上的特殊性，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。
综合性能优异，尤其具有突出的抗冲击性、透明性和尺寸稳定性，优良的机械强度和电绝缘性，较宽的适用温度范围（-60——120℃）。
PC材料性能：
冲击性能：PC的冲击强度在通用工程塑料乃至所有热塑性塑料中都是很突出的。平均分子量为（2.8——3.0）×104时冲击强度最大。
耐蠕变性：PC的耐蠕变性在热塑性工程塑料中是相当好的，优于尼龙和聚甲醛。因吸水而引起的尺寸变化很小。尺寸稳定性优良。
疲劳强度：PC抵抗周期性应力循环往复作用的能力很差。
应力开裂：PC制品的残留应力和应力开裂现象是个较为突出的问题。 耐碱性差：氨、胺或其10%水溶液即可使它迅速皂化降解。
摩擦磨耗：摩擦系数较大，耐磨性较差。{汽车保险盖}.
热性能：长期使用温度范围是-60——120℃。
电性能：电绝缘性能非常好，接近PET。
吸水性：吸水性低。
2.2 PBT材料
PBT材料为聚对苯二甲酸丁二醇酯，英文名polybutylene terephthalate（简称PBT），属于聚酯系列，是由1.4-pbt丁二醇(1.4-Butylene glycol)与对苯二甲酸(PTA)或者对苯二甲酸酯(DMT)聚缩合而成，并经由混炼程序制成的乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯树脂。与PET一起统称为热塑性聚酯，或饱和聚酯。
PBT是最坚韧的工程热塑材料之一，它是半结晶材料，有非常好的化学稳定性、机械强度、电绝缘特性和热稳定性。这些材料在很广的环境条件下都有很好的稳定性。PBT吸湿特性很弱。非增强型PBT的张力强度为50MPa，玻璃添加剂型的PBT张力强度为170MPa。玻璃添加剂过多将导致材料变脆。PBT的；结晶很迅速，这将导致因冷却不均匀而造成弯曲变形。对于有玻璃添加剂类型的材料，流程方向的收缩率可以减小，但与流程垂直方向的收缩率基本上和普通材料没有区别。一般材料收缩率在1.5%~2.8%之间。含30%玻璃添加剂的材料收缩0.3%~1.6%之间。熔点（225℃）和高温变形温度都比PET材料要低。维卡软化温度大约为170℃。玻璃化转换温度（glass trasitio temperature）在22℃到43℃之间。由于PBT的结晶速度很高，因此它的粘性很低，塑件加工的周期时间一般也较低。 PBT材料性能：
优良的机械性能：机械强度高、耐疲劳性和尺寸稳定性好，蠕变也小，这些性能在高温条件下也极少有变化。
生产PBT和PET所消耗的能量是工程塑料中最低的。
耐热老化性优异，户外长期老化性好。易于阻燃。阻燃产品在电子电气工业得到广泛应用。
长期使用温度高，增强后的UL温度指数达120——140℃，易于加工，流动性好， 具有突出的动态力学性能。增强PBT在23℃和100 ℃均具有优异的耐蠕变性。增强PET在负荷3MPa以下时，几乎不随受力时间加长而发生蠕变。
增强PET的耐疲劳特性优于增强PA和增强PC.
缺点：
PBT遇水易分解，在高温、高湿环境下使用需谨慎
玻纤增强PET工程塑料出具有以上特点外，还有以下特点：.热变形温度（240 ℃左右）和长期使用温度（140 ℃）是热塑性通用工程塑料中最高的。.因为耐热高，增强PET在250 ℃的焊锡浴中浸渍10s几乎不变形也不变色，特别适合制备需锡焊的电子、电器零件。.弯曲强度200MPa,弹性模量4000MPa,耐蠕变及疲劳性好，表面硬度高，机械性能与热固性塑料相近，价格低，结晶难，加工周期长。{汽车保险盖}.
2.3 PP材料
PP材料为改性聚丙烯，聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能。聚丙烯力学性能的绝对值高于聚乙烯，但在塑料材料中仍属于偏低的品种，其拉伸强度仅可达到30 MPa或稍高的水平。等规指数较大的聚丙烯具有较高的拉伸强度，但随等规指数的提高，材料的冲击强度有所下降，但下降至某一数值后不再变化。
温度和加载速率对聚丙烯的韧性影响很大。当温度高于玻璃化温度时，冲击破坏呈韧性断裂，低于玻璃化温度呈脆性断裂，且冲击强度值大幅度下降。提高加载速率，可使韧性断裂向脆性断裂转变的温度上升。聚丙烯具有优异的抗弯曲疲劳性，其制品在常温下可弯折106次而不损坏。
但在室温和低温下，由于本身的分子结构规整度高，所以冲击强度较差。聚丙烯最突出的性能就是抗弯曲疲劳性，俗称百折胶。[
（1）物理性能：PP为无毒、无味的乳白色高结晶的聚合物，是目前所有塑料中最最轻的品种之一，对水特别稳定，在水中14h的吸水率仅为0.01%。分子量约8~15万之间，成型性好。但因收缩率大，原壁制品易凹陷，制品表面光泽好，易于着色。
（2）力学性能：PP的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能，其强度和硬度、弹性都比高密度PE(HDPE)高。突出特点是抗弯曲疲劳性（7×10^7）次开闭的折选弯曲而无损坏痕迹，干摩擦系数与尼龙相似，但在油润滑下不如尼龙。
（3）热性能：PP 具有良好的 耐热性，熔点在164~170℃，制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌。在不受外力的作用下，150℃也不变形。脆化为-35℃，在低于-35℃会发生脆化，耐热性不如PE。
（4）化学稳定性：PP具有良好的化学稳定性，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其他各种化学试剂都比较稳定，但低分子量的脂肪烃、芳香烃等能使PP软化和溶胀，化学稳定性随结晶度的增加还有所提高。所以，PP适合制作俄中化工管道和配件，防腐蚀效果良好。
（5）电性能：聚丙烯的高频绝缘性能优良，由于它几乎不吸水，故绝缘性能不受湿度的影响，有较高的介电系数，且随温度的上升，可以用来制作受热的电气绝缘制品，击穿电压也很高，适用作电器配件等。抗 电压、耐电弧性好，但静电度高，与铜接触易老化。
（6）耐候性：聚丙烯对紫外线很敏感，加入氧化锌硫代丙酸二月桂脂，炭黑式类似的乳白填料等可以改善其耐老化性能。
2.4 三种材料的比较及最终确定
根据三者材料的使用性能，均具有良好的抗冲击性能，这是在为保险杠选材时首先考虑的。
在考虑PBT材料时，其优良的机械性能并且在高温时也不易发生变化。在生产PBT和PET所消耗的能量是工程塑料中最低的。但是PBT材料有一明显
的缺点，就是PBT遇水易分解，这使得车辆在下雨天行驶的时候变得危险，若选择其为保险杠材料，则雨天行驶的汽车安全性无法保证。
在考虑PC材料时，作为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料，PC材料如今的应用应该来讲最为广泛，其最好的冲击强度也是其他材料无法比拟的，但是PC制品的残留应力和应力开裂现象是个较为突出的问题。由于长时间或反复施加低于塑料力学性能的应力而引起塑件外部或内部产生裂纹。这使得PC材料的使用寿命不能得到保证，一旦汽车长时间使用后，保险杠开裂的话会对汽车直接造成损坏。
对于改性PP材料，抗冲击能力不如上述材料，但是其具有优异的抗弯曲疲劳性，也是最轻的高分子材料之一，这在汽车轻量化尤其重要的今天显得至关重要。有较好的化学稳定性，PP材料来源广泛，价格低廉，属于通用型塑料树脂，可循环再用的特点也是很重要的一点。
最终汽车保险杠最适合的材料是改性PP材料。首先改性PP材料价格低廉，其最为轻便的性能也是汽车行业发展的新方向。在今天，各行各业对于环保的要求越来越高，而PP材料的可循环性也正好切合了这一点。综合各方面性能，选择改性PP材料作为汽车保险杠的最终选材。
3 聚丙烯汽车保险杠专用料
根据汽车行业对保险杠的要求,以及保险杠材料构成上的差异,PP 汽车保险杠专用料可以分成以下几个基本类型。
3. 1 聚丙烯与弹性体共混料
聚丙烯共混改性是用增容剂、增强剂、填充剂、偶联剂、交联剂、熔体指数调节剂以及抗老化剂等与聚丙烯基料共混,使聚丙烯改性,大幅度提高其性能。
采用各种合成橡胶和PP 进行共混改善PP 的低温韧性,是生产PP 保险杠专用料的传统工艺。大部分保险杠专用料采用EPDM 增韧。目前国外还有用SBS、SEBS(苯乙烯2乙烯2丁二烯2苯乙烯共聚物) 、氢化SBS 等增韧,或EPDM 与SEBS、EPDM 与PE 并用等。
我国保险杠专用料则主要采用PP/ EPDM 共混改性。
影响共混料性能的主要因素有:基础树脂的平均分子量、分子量分布、共混料中各组分的比例和特征,以及对橡胶的交联处理等。随着基础树脂平均分子量的提高,韧性将得以改善,但流动性会明显下降,从而给加工带来困难。解决途径有两个:
(1) 过氧化物热降解技术
目前认为比较理想的方法是采用过氧化物热降解技术,由分子量较高的基础树脂来制取所需的高流动性材料。用此技术生产的树脂,与具有相同熔体指数的直接聚合技术合成的树脂相比,分子量分布窄、加工性能好(不易翘曲) 、刚性和低温耐冲击性能均较高。国外许多厂商均采用这一技术来制造PP保险杠。
(2) 动态硫化技术
动态硫化是对含有橡胶的橡塑共混料硫化的过程,其中橡胶在高剪切条件下硫化,结果橡胶交联,同时以“微粒凝胶”的形式分散在聚烯烃基质中。动态硫化
是在橡胶的硫化温度或高于硫化温度下混合橡胶和塑料组分后实现的。混合用设备可采用密炼机、双螺杆挤压机等。经动态硫化后的共混料在橡胶相内部形成交联结构,同时在橡胶相和塑料相之间形成一定程
度的共交联结构。通过此方法制成的EPDM/ PP 保险杠专用料与传统的共混方法相比,具有更好的耐热性、流动性、均衡的刚性和韧性。
4 国内外聚丙烯汽车保险杠及专用料的发展概况
我国聚丙烯在汽车工业中的应用起步较晚,远落后于发达国家,目前车用塑料仅占整车质量的5 %～6 %。近些年,我国引进了几条轿车生产线,其保险杠均为塑料保险杠。据估算,2000 年我国轿车产量将达300 万辆,车用塑料需求量为23. 4 万吨,其中居首位的是PP ,约为5. 2 万吨。在我国引进的车型中,如一汽奥迪,神龙富康,上海桑塔纳、帕萨特,天津夏利,北京切诺基和广州本田等,其保险杠都是由改性聚丙烯制成的。
我国车用保险杠市场潜力巨大,所以国内许多汽车厂家和树脂研究开发机构在这方面做了许多工作。目前,国内生产保险杠料的方法大都采用均聚聚丙烯或共聚聚丙烯, 然后加入过氧化物调节分子量, 与EPDM 共混挤出造粒,制得用于工业化生产的保险杠专用料。如中科院应化所采用EPDM 为增韧剂,在原料中加入二异丙苯类过氧化物,再使橡胶形成微交联结构,同时橡胶相与塑料相之间形成一定程度的共交联结构,材料的拉伸强度明显提高。通过加入滑石粉、碳酸钙等无机填料,确保了材料的弯曲强度、热变形温度和硬度等指标不下降。
5 汽车保险杠的成型方法
5.1 注射成型
聚丙烯保险杠普遍采用注射成型工艺,其主要优点是,可成型形状比较复杂的产品、生产效率较高、能赋予制品必要的刚性等优点。其缺点是,必须采用流动性较佳的原料,制品的坚固性较差,受冲撞时易断裂、成本高,小批量生产成本高。我国聚丙烯保险杠成型均采用注射成型。如上海桑塔纳轿车保险杠由江苏省江阴塑料有限公司用北京化工研究院的保险杠专用料注射成型。一汽奥迪车保险杠由铁岭市橡胶制品厂以国产的PP/ EPDM 共混料为原料,引进日本模具和宇部兴产公司ST2500 机,采用注射成型,机械手自动取件生产保险杠,产品性能超 过德国同类产品。
5.2 吹塑成型
随着吹塑成型装备和操作技术的不断改进,高分子PP 共聚物聚合技术的开发,以及模具设计和制作技术的进步,目前国外已经能够采用吹塑成型技术来生产聚丙烯保险杠。吹塑成型与注射成型相比具有以下优点:可成型高分子量PP 共聚物,极大地提高产品的低温韧性;产品具有很高的刚性和弯曲强度;外观质量大幅度改善;相对注射模具而言,吹塑模具不仅结构简单、制作容易、价格低廉,且易于更改
如何修复汽车保险杠
如何修复汽车保险杠
在所有汽车外观零部件中，最容易受损的部位就是前后保险杠。如果保险杠被撞得严重变形或撞碎后就只能更换。但是一般情况下，如果保险杠只是被轻轻撞变形，或出现不是很严重的裂缝，是可以有办法将其修复好的，无需更换。小编建议您保险杠能不换还是尽量不换，如果你在修理厂修车换杠的话，换的是不是原厂的没有人可以保证。下面就为大家简单介绍一下保险杠是如何修复的。
一.开裂修复
1.首先拆下保险杠，确认需要修复的位置。
2.用塑料焊枪对裂纹的背面进行加热施焊。
3.一边加热塑料焊条一边顺着裂缝移动。
4.焊好后待温度下降即可完成修复。
二.变形修复
1.拆下保险杠，确认变形需要修复的位置。
2.用烤枪加热变形需要修复的部位。
3.加热一会后杠会变软，趁热用手或其它工具顶回凸起或凹陷的部位。注意请小心烫到自己。
4.调整好变形部位后，即完成修复工作。
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