当前,由于环保和节能的需要,汽车轻量化已成为世界汽车发展的潮流。汽车轻量化大致可以分为三类:车身轻量化、发动机轻量化、底盘轻量化。其目的均是在保证性能的前提下通过使用更轻材料降低车重,从而实现节能环保功能。应用于车身轻量化的材料除了高强度钢及各种合金材料外,被广泛应用的还有塑料。
而汽车塑料件损坏后在汽车修理厂一般有两种修理方案,一是更换塑料件,二是原件修复。前一种方案主要工作量是拆装,技术要求不高但经济效益较好,因而汽车修理厂较倾向于更换;后一种方案费工费时,经济效益不高技术要求却较高,因此许多汽车修理厂不太愿意承接汽车塑料件的修复工作(因此许多废旧汽车塑料件流向无证加工点暂且不说),笔者从绿环保角度出发,建议对能够修复的汽车塑料件还是应以原件修复为主,下面就汽车塑料件的修复作点介绍。
一、塑料基本知识及其种类
1、塑料的种类
目前汽车上使用的塑料件较多,这些塑料件主要采用热塑性和热固性两种类型的塑料。
热塑性塑料好比蜡烛,能通过加热反复熔化再成型。在整个过程中化学成分不会发生变化。
热固性塑料则好比鸡蛋,在最初加热和使用催化剂或紫外线光照射的条件下,会发生化学变化,冷却后硬化成一种永久的形状,再次加热或使用催化剂时其形状也不会发生变化。
常用的塑料化学名称、符号及分类可见表1。
表1常用的塑料化学名称、符号及分类一览表
符号化学名称塑料种类
ABS丙烯晴—丁二烯—苯乙烯热塑性塑料
ABS/MAT玻璃纤维增强的硬ABS热固性塑料EP环氧树脂热固性塑料
EPDM乙烯—丙烯—二烯—单聚物热固性塑料
PC聚碳酸酯热塑性塑料
PE聚乙烯热塑性塑料
PP聚丙烯热塑性塑料
PUR聚氨基甲酸乙酯热固性塑料
RIM反应喷射成型的聚氨基甲酸乙酯热固性塑料
PPIM增强的RIM—聚氨基甲酸乙酯热固性塑料
SAN苯乙烯—丙烯晴热固性塑料
TPR热塑橡胶热固性塑料
TPUR热塑性聚氨基甲酸乙酯热塑性塑料
UP聚酯热固性塑料
2、塑料的性能
各种塑料有着其各自不同的性能,热塑性塑料受热时,随着温度的升高逐渐软化,冷却时,重新硬化为固体,再加热又以可软化,因此可以进行焊接。热固性塑料受热初期软化具有一定的可塑性,随着继续加热,塑料中树脂分子不断增大,最后达到硬化。再加热不会再软化。因此不能焊接,只能用胶粘剂粘结。
3、塑料的鉴别方法
塑料的鉴别很重要,只有在确定塑料的种类后才能确定具体的修理方法。因此在对塑料件进行修复前,必须先正确识别塑料的种类,识别方法大致有三种。
(1)根据国际符号或ISO码识别法,塑料件背面有一个模压在椭圆内的条款号或缩写供识别,如图1所示。
图1塑料保险杠背面的标记
(2)查阅手册识别法,未标注国际标准符号的塑料件,可查阅最新版本车身维修手册予以识别。
试焊识别法,在部件的隐秘区或损坏区选择一种塑料焊条进行试探性焊接,不同焊条的颜不一样,
常用的有六种左右,如图2所示。试焊时应准备一套塑料焊接工具,在试焊前应对塑料件大致判断其种类,尽可能一次将焊条种类选择正确,然后再进行试焊。
图2塑料焊条颜
二、热塑性塑料的修理方法
1、塑料的成型加工性能
塑料一般可分为具有吸湿性和不吸湿性两种,具有吸湿性的塑料如纤维素塑料、有机玻璃、尼龙、聚碳酸酯、ABS 及聚苯醚等。不吸湿性的塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯及氟塑料等。
吸湿性是指塑料对水分子的亲疏程度,具有吸湿性的塑料如果水分含量超过一定限度,在加工过程中水分会变成水气,促使塑料高温水解,熔体起泡和黏度下降,影响塑料件的外观和降低机械强度。
由于塑料是一种高聚物,高聚物的分子结构决定了分子运动的物理状态。影响高聚物物理状态的因素有分子结构、化学组成、受力情况及环境温度等。随着温度的变化,分子热运动表现出三种不同的力学状态,即玻璃态、高弹态及粘流态,在一定条件下它们可以发生转变,塑料的物理状态与温度的关系如图3所示。温度的转变极限见表2
。
图3聚合物物理状态与温度的关系
1—线型非结晶聚合物2—线型结晶聚合物表2
温度的转变过程名称
转变方向温度温度极限玻璃化温度(tg )非结晶型或半结晶型的高聚物从粘流状态或高弹态(橡胶
态)向玻璃态转变(或相反)
的温度
是塑料的最高使用温度流动温度(tf 或tm )从高弹态向粘流态转变(或相
反)的温度,
它是塑料的最低成型温度热分解温度(td )
聚合物在高温下分解的温度是塑料最高成型温
度在室温下处于玻璃态的高聚物,通常称为塑料。在室温下处于高弹态的高聚物,则属于橡胶材料。
从实用角度看,玻璃化温度是塑料材料工作温度的上限,超过玻璃化温度,塑料就会丧失或大大降低其力学性能。
从图3中可以看出,完全结晶聚合物tg 和tm 之间基本上不呈高弹态,其变形基本保持不变,这有利于扩大聚合物的使用温度范围。
聚合物从熔融状态到冷凝时,分子由无秩序状态的独立移动变成分子停止自由活动、取得固定位置,并排列成为正规模型倾向的一种现象称为结晶。分子链能够稳定整齐排列的称为结晶型。分子链不能得到整齐排列的称为非结晶型。
结晶型高聚物一般耐热性、非透明性和力学性能都较好,结晶型塑料件随着分子间作用力的增加,密度、刚性、抗拉强度、硬度、耐热性、抗溶剂性、气密性及耐化学腐蚀性等性能随结晶度的增大而提高,弹性、伸长率及冲击强度则有所下降。塑料件中的非结晶部分,虽可增加塑料件的韧性和强度,但也可能使塑料件各部分性能不均匀,甚至使塑料件翘曲和开裂。
工业上为了改善塑料的结晶倾向的性能,常采用热处理方法(即烘若干时间)使其由非晶相转变为晶相,将不太稳定的晶形结构转为稳定的晶形结构,使微小的晶粒转为较大的晶粒等。通常,分子结构简单、对称性高的聚合物从高温向低温转变时易结晶。
塑料在生产过程中具有一定的危害性,特别对人体具有一定的毒性、剌激性和腐蚀性。因此在修理塑料件前,要严格遵守有关的安全要求。
(1)生产过程中,打磨、切割塑料件时要对人体做好防护工作,如穿戴好防护服,戴好口罩,戴好防护眼镜等。
(2)塑料在焊接时会散发出有毒有害气体,必须戴好口罩,戴好防护眼镜,并在通风良好处操作,人要站在上风口。
(3)在处理玻璃纤维及硬化剂时,纤维硬化剂都有可能伤及人体皮肤,因此必须戴好橡皮手套,穿长袖衣服并扣紧衣领及袖口。
2、塑料零件修理方法
(1)塑料件的热矫正
大多数的汽车车身塑料件都具有良好的弹性和柔性,当受到冲击,挤压等机械损伤时,一般都会以弯曲,扭曲或弯扭变形共存的综合变形出现,对变形的热塑性塑料,可采用热矫正的方法使变形得到恢复。
车身防撞条,前格栅、仪表板、电器操纵箱等用丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物制成的ABS塑料,具有强度高、成形性好和二次加工容易等特点,这种材料变形时都可通过热矫正修复制件。
对热塑性塑料件进行热矫正时,先将变形的塑料件在50℃左右的温度下加热一定时间,当塑料件趋于软化后用手将变形处恢复原状,如图4所示。对局部小范围变形,可用热风对变形部位进行加热来矫正。
图4用手将变形处恢复原状
如果变形较大,应使用红外线烘干灯加热变形部位,如图5所示。红外线灯加热效率高,升温快,当塑料件稍有变软时,立即对变形部位进行按压矫正。如果变形面积较大,为了获得良好的外观,可以借助辅助工具如光滑的木板等。
使用红外线烘干灯时要注意控制塑料件的受热温度,一般应以50~60℃最
好,最高温度不能超过70℃,避免产生永久性变形。完成矫正后,应在原处慢慢恢复到常温状态。不要采用强制冷却或过早移动,避免构件发生整体变形。
图5用红外线灯加热变形部位
(2)热空气塑料焊接
塑料焊接时,塑料焊条只在表面软化,芯部仍维持原状。焊接完毕后,焊条的形状没有多大变化。塑料焊接时,在对焊件和焊条加热的同时,向焊条施加压力,使焊条进入焊区并形成永久结合。塑料在焊接时只是焊缝两侧有熔流带,中部与焊条原有形状一致,图6所示为手工塑料焊接示意图。
图6手工塑料焊接
除手工塑料焊接外,也可选用热空气塑料焊机来焊接。热空气塑料焊机由空气压缩机提供气源,采用
电热元件加热空气(230~340℃),热空气通过焊嘴喷到塑料上。大多数热空气塑料焊机使用的焊嘴工作压力为21kPa,典型的热空气塑料焊机如图7所示。
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