冲压油在车身制造中的应用

　　图1 制件涂覆润滑油进行润滑性试验

　　润滑是拉延油在制件冲压成形过程中的主要作用，拉延油的应用改善了制件的表面质量，降低了废品率,但成形件表面留存的防锈油膜会造成虚焊、假焊等质量问题.本文针对拉延油在各车间体现的功能与弊端，介绍了其在车身制造中的应用。

　　拉延油在制件的冲压成形过程中是必不可少的，它的应用有效改善了制件的表面性能，提高了模具寿命，大幅降低了废品率，可以节约10％～20%的成本。

　　本文将根据拉延油的特点及在各工序使用过程中存在的问题，介绍拉延油的选用与如何保证各工艺间的平衡。

　　冲压拉延油的分类

　　在冲压制件拉延成形时，冲压拉延油的主要作用是在模具和工件间进行润滑，属于金属加工液。除此之外，拉延油还起到冷却、抗磨、清洁和防锈等作用。根据拉延油的组成和介质状态，拉延油可分为水基型和油基型两种，水基型拉延油具有冷却性好和清洗性好等优点，但不能用于镀锌钢板。油基型润滑剂具有润滑性好及摩擦因数小等特点，对提高车身表面质量有显著效果，能用于镀锌钢板的冲压拉延工艺，但油基型润滑剂的清洗性差，影响焊接、涂漆等下一步工艺。凭借良好的环保性和可清洗性，目前水基性拉延油在市场上占主导地位。

　　冲压拉延油的性能要求

　　1.冲压环节

　　随着消费者对于汽车安全性、车身轻量化发展趋势及对车身外观的要求不断提高，车身冲压件形状和尺寸越来越复杂，同时车身大量使用成形困难的高强度钢板，因此在进行冲压拉延时，时常出现破裂或起皱。

　　润滑性作为拉延油最主要的性能，可以有效保证冲压拉延工艺的顺利进行，避免表面开裂和褶皱的产生，保证钢板良好的成形性和脱模性，防止模具表面与钢板间擦伤和烧结。润滑效果的提高可以改善模具的性能，从而降低对金属材料级别的要求，可以允许使用级别更低的金属材料，并大幅度降低废品率，可节约金属成本10％～20%。

　　为更好地保护模具，提高模具寿命，增加冲压速度以及减少停机擦拭模具的时间，冲压拉延油还应具有一定的冷却、清洁作用。

　　车身制造过程中，根据冲压生产的特点，每个制件每批次必须生产出一定量的零部件进行库存。企业生产周期不同，制件库存时间的长短也不同，一般为3～7天，所以拉延油还应具备防锈功能，保证制件在生产周期内，表面不产生锈蚀。

　　2.焊装环节

　　冲压拉延油在焊接生产中应能够满足带油焊接，并且带油焊接的焊点符合产品要求，不得产生虚焊、假焊等焊接质量问题。在生产过程中不产生或尽可能少产生油烟，避免影响工人健康和工作环境。

　　3.涂装环节

　　在涂装过程中涂覆有拉延油的制件，必须满足涂装前处理脱脂和清洗工艺等，即经过前处理工艺后拉延油能够被清除，不影响后续的磷化、电泳和中面涂工序。如不能将拉延油清洗完全，工件局部表面有油污时，油污必将被带进磷化液中，污染磷化槽液。另外由于局部存在油污，表面成膜的质量就会很差，厚薄不均匀，严重时还可能形成不了膜层，造成除油不彻底，给涂装质量带来很大的隐患。

　　4.环境保护

　　拉延油使用应减小对生产车间的环境影响，尽量少地产生废弃物及工业废水，而且其本身毒性较小，不能对车间工作人员产生身体伤害。

　　主要性能的试验方法

　　1.润滑性试验

　　我们通过实际生产制件对润滑性进行试验。试验方法为挑选易产生开裂的制件，涂覆要验证的拉延油，涂油量根据厂家规定涂覆，涂覆完成后进行实际生产验证润滑性，如图1所示，我们对某公司的拉延油产品进行验证，经试验验证润滑性符合要求。

　　其他润滑性试验还有平面摩擦力测定试验和圆筒深抽成形试验等。

　　2.防锈试验方法

　　防锈性采用湿热试验（10钢片，72h），试验方法为GB/T2361，测定冲压拉延油防锈性指标应达到A级。

　　如果无试验条件也可采用现场验证，试验方法如下：将60mm×60mm普通冷轧钢板均匀涂抹试验用冲压拉延油（共3组），在室温下搁置3周（根据需求设定时间），进行观测并做记录。试验结果表明合格产品3周内不能产生锈斑。

　　3.焊接性试验

　　我们使用冷轧钢板模拟实际工况，将钢板涂抹被测拉延油焊接，使用拉力实验机进行拉伸实验，残留在其中一块板材上的焊点直径，应不小于电极直径的70%，焊点周围母材开裂。

　　4.脱脂和附着力试验

　　脱脂和附着力试验一般由主机厂委托前处理配套厂家依据其企业标准进行。

　　实验室试验合格后可在主机厂涂装车间进行挂板试验，试验所经工序如前处理、电泳和中面涂，可以与主机厂技术人员根据实际生产情况确定，该项试验也是检验拉延油的脱脂性和漆面附着力性能，清洗脱脂性应符合企业要求。图2所示为前后对比效果。

　　2.其他性能试验方法

　　拉延油的其他主要性能粘度、倾点，涉及安全性能的闪点实验方法如表1所示。

　　拉延油的使用

　　1.水基型拉延油的使用

　　水基型拉延油一般用于人工涂覆，在使用过程中最重要的是根据各条线体制件拉延的复杂程度制定不同的稀释比例、刷涂方式和频次。比如轮罩和挡泥板等拉延比较深的制件制定的拉延油稀释比例可能是1：1，需要每个制件都进行刷涂拉延油；而有些拉延较浅的制件需要的拉延油稀释比例可能是1：8，且不需要对每个制件进行刷涂，会选择每隔一批刷涂一次，或者仅在上下模具表面刷涂。当然为了保证生产效率，要尽力少地制定拉延比例，以方便操作。表2、图3是某款已量产车型拉延油稀释比例和制件涂油频次要求。

　　2.油基性拉延油的使用

　　油基型拉延油一般用于自动喷涂设备，粘度要低，使设备能够正常、均匀地喷涂。

　　3.涂油量的控制

　　残余在制件表面的过量的拉延油会造成制件搬运困难，油污也会对车间环境造成影响，为保证焊接质量需要进行焊接前擦拭或清洗，易造成生产效率低下、费用上升，也会增加手套、棉纱等劳保用品的消耗量。过量的拉延油对涂装的影响尤为关键，它会造成涂装前处理槽液的污染，导致涂装成本增高，不能完全清洗掉的油膜还会造成电泳漆表面的缩孔，严重影响涂装质量。因此冲压车间在保证制件成形质量的前提下，要严格控制拉延油的刷涂量，以保证后序工艺中的焊接质量和涂装质量。

　　结语

　　拉延油对三大工艺均有不同程度的影响，据美国金属挤压成形协会统计，拉延油在冲压工艺中仅占总成本的0.05%，却直接影响金属制件的废品率、停工时间和劳动力的投入，而上述费用占到冲压成形工艺总成本的70%，且残余在制件表面的过量的油膜对后序焊接、涂装来说都有潜在缺陷风险。因此选择一款合适的拉延油对提高产品质量，降低生产成本有着重要的意义。

　　随着社会的发展，人们对产品表面装饰的要求不断提高。因此，各类产品的制造工艺迅速发展，最终的要求就是质量好、材料省、耗能少、产量多、环保优及成本低。近年来，国外研制一种新工艺——模内装饰。

　　模内装饰（IMD，In-Mold Decoration）就是将已印刷成型好的装饰片材放入注塑模内，然后将塑料注射在成型片材的背面，使塑料与片材接合成一体固化成型的技术。该工艺不仅获得所需的制件形状及尺寸，还可赋予制件外表面一定的物理，化学，电气及手感装饰工程作用。被设计者越来越多地应用于各行业的不同产品中。

　　塑件在轿车中的应用目的及现状

　　在国外，每辆轿车已使用超过100Kg的工程塑料，汽车工业“以塑代钢”的重要意义如下：

　　（1）60%的汽油消耗在汽车自重。耗油太多，运费成本高。汽车重量每减少10%，油耗也将减少 8%～10%。

　　（2）用塑件替代金属材料，可明显降低汽车自重，从而提升行驶速度。

　　（3）增加汽车外表装饰的华丽和色彩。

　　轿车中塑料材料的应用包含轿车内饰件、轿车外饰件、轿车结构件等。

　　涂层的功能

　　该涂层将对零件起保护作用、装饰作用、标志作用和其他特殊作用。

　　表1 轿车内饰件

　　保护作用

　　在日常生活中，我们所接触到的各类生产和生活用具、设备，大多是由各类塑料、木材，水泥和金属制造而成的，它们常会发生：塑料会受到光和热的作用而降解，老化；木材易受潮气、微生物的作用而发霉、腐烂；水泥会受到日晒、雨淋的作用而发风化、开裂；金属会受到环境中腐蚀性介质、水分和空气中氧的侵蚀和腐蚀作用而损坏。

　　表2 轿车外饰件

　　装饰作用

　　用各种颜色来美化物品，美化生活和工作环境，这是人类情感上需要，是人的天性，涂料很容易配出成千上百种颜色，加上涂层平整光亮，甚至可以做出各种立体质感的效果，如垂纹、桔纹、晶纹、闪光珠光、多彩和绒面等。装饰效果极佳，加上施工方法便利，人们因此最喜欢用涂料来装饰美化各种用具，物品和生活环境，使大家感受美和享受舒适。

　　表3 轿车结构件

　　标志作用

　　人们往往将明度高、反差强烈的几种色彩，如红、橙、黄、绿、蓝、白和黑等，用在交通管理、巿政工程、化工管路和容器，大型或特种机械设备上进行标识，指示道路交通，引起人们警觉，避免危险事故发生，保障人们的安全。

　　对于某些产品，企业也往往用某种专用色彩来装饰，并赋予一定象征意义和内涵。

　　图1 模内装饰应用于汽车座垫

　　特殊作用

　　涂层除了赋予上述几种常见功能外，还有如下六大方面的特殊功能：

　　（1）力学功能。如耐磨涂料、润滑涂料、防震隔声涂料等。

　　（2）热功能。如示温涂料、耐高温涂料、防火隔声涂料等。

　　（3）电磁学功能。如导电涂料、导静电涂料、电磁波吸收涂料、绝缘涂料等。

　　（4）光学功能。如发光涂料、萤光涂料、反光涂料等。

　　（5）化学工能。如耐酸、耐硷、耐油涂料、耐水涂料、耐寒涂料等。

　　（6）生物功能。如防污涂料、防霉涂料、隐身涂料等。

　　涂层的这些特殊作用，增强了产品的使用性能，拓宽了使用范围。

　　图2 模内装饰应用于车门手柄

　　模内涂装的成型工艺流程

　　轿车车身的模内涂装成型工艺流程是：

　　放入片状塑料→加热加压成型→硬化后开模→注塑成型→加热加压使涂料固化→涂料固化后将成型制品取出

　　图3 模内装饰应用于喇叭壳体

　　模内装饰在轿车中的应用

　　下面列出具体应用：

　　（1）座垫。注射件塑料选用PP，涂料薄膜为PUR塑料，可使座垫表面被赋予高的耐磨性及高弹性，增加实用性和华丽性。

　　（2）车门手柄。注射件塑料选用ABS，涂料薄膜为PUR塑料，可使车门手柄表面被赋予高的耐磨性及抗压性，增加力学性能及舒适感。

　　（3）喇叭壳体。注射件塑料选用ABS，涂料薄膜为PUR塑料，可使喇叭壳体零件被赋予高的刚性及隔声性，增加耐用性和实用性。

　　（4）灯罩。注射件塑料选用PS，涂料薄膜为PUR塑料，可使灯罩表面被赋予发光性及反光性，增加闪光使用性，装饰效果极佳。

　　（5）水箱。注射件塑料选用PP，涂料薄膜为PUR塑料，可使水箱零件被赋予高的刚性及降低老化作用，增加可靠性。

　　图4 模内装饰应用于汽车灯罩

　　模内涂装技术的特点

　　模内涂装比普通喷涂有如下特点：

　　（1）涂料在模型内加热、加压而固化不需要干燥加热室等装置。

　　（2）加压使空洞被填充，可省去打磨或刮腻子等。

　　（3） 降低次品数量。

　　（4）使用的涂料固体份为100%，VOC为0，无公害，不需环保治理，符合环保要求。

　　可见，IMD 符合21世纪汽车低碳、节能、环保等要求，并满足油耗低、车速高，装饰华丽、色彩鲜艳、人性化、舒适感的条件。