從事汽車行業(yè)的朋友們常說“車燈是車的眼，格柵是車的臉”，一輛車的氣質(zhì)，從這兩個外飾件上能夠清晰地體現(xiàn)出來。
而不知大家注意過沒有，我們上下車的時候，第一個接觸的部件，往往是門把手。如果參照前面的比喻，那么門把手或許就是一輛車的十指，從把手的造型、外觀，我們能夠看到一輛車的個性：從DS5的感應式外把手和回旋狀的內(nèi)門把手，我們看到的是特立獨行；從凱迪拉克的燈帶式外門把手和柳葉形內(nèi)門把手，我們看到的是典雅華貴；從特斯拉的伸收式外門把手，我們看到的是前衛(wèi)和科技。
門把手是一個兼具了外觀與功能性質(zhì)的零部件。除了被賦予視覺要求外，把手也要承擔安全職責。因此，在加工方法和選材上，門把手都有一些特殊的要求和特點。而其選材，又往往是根據(jù)加工方法而決定的，內(nèi)外門把手又有所區(qū)分。
外門把手的加工方法較多，比如有直接注塑、氣輔成型、分體式注塑等。相較而言，內(nèi)門把手就簡單得多，最常見加工方式一般就是直接注塑。因為制件本身相對比較單薄，因此減小壁厚的氣輔成型和相對較復雜的分體式注塑都使用得很少（解鎖器與把手柄分別獨立的結(jié)構并非分體注塑）。
近年來，一種新型的內(nèi)門把手加工方式，正逐漸成為內(nèi)門把手的加工潮流，這就是本文將主要介紹的夾心注塑工藝。
夾心注塑，顧名思義，是由兩種材料形成內(nèi)外兩股料流最終固化成為目標制件的加工方式。從這一表述來說，很多人會將之與雙色注塑聯(lián)系到一起，而事實上，這兩者是同屬于共注塑范疇下的兩種不同的加工工藝。
常見的雙色注塑具有兩個料筒和兩個型腔，所加工出的產(chǎn)品結(jié)構是類似于蛋餅形式的雙層結(jié)構，多用于具有表面效果和包膠等后加工的制件上。夾心注塑是共注塑的另一種方式，與雙色注塑類似，夾心注塑同樣具有兩個料筒，它的料流也是分層流動的。但不同點在于，夾心注塑一般是先注塑外部表皮組分，當注塑膠量達到一定程度后再向其中注射芯層材料或發(fā)泡芯體材料。并且，它只有一個型腔，產(chǎn)品是類似于蛋黃派式的包裹結(jié)構。
如圖2所示
那么夾心注塑在應用過程中有什么需要注意的么？事實上，由于這種加工方式的特點，夾心注塑在材料選擇、結(jié)構設計和加工工藝上都有一些需要“講究”的地方。
首先，對于夾心注塑來說，雙色注塑中采用增加接觸面積和凹凸槽結(jié)構的方式難以實施，因此選取的材料的粘合性能要好。材料粘合性能好，界面層的作用力大，不容易分層、脫落。其次，對于夾心注塑來說，內(nèi)外層材料熔體粘度差異過大，會破壞表層/芯體結(jié)構均一，所以選取的材料的熔體粘度差異不宜過大。除此以外，要注意的是兩種材料的熱收縮率不能差異太大，盡量做到收縮率的匹配，通常要求芯體材料的收縮率略小。
一般而言，夾心注塑內(nèi)門把手時，芯層多采用玻纖填充料來提高剛性和強度，而表層出于美觀考慮，常采用適合電鍍或噴漆的ABS或PC/ABS等材料。因此，內(nèi)外收縮率的問題不大，需要特別關注的主要是兩種材料的相容性和粘度差異。
夾心注塑塑料制品的設計，除了要考慮普通注塑制品要考慮的問題以外，還要考慮以下方面:
1. 制品的結(jié)構形狀設計
對夾心注塑，因為熔體流動中，在表面張力作用下截面有趨向于圓弧的現(xiàn)象，所以制品的截面形狀最好為圓形，這樣表皮層厚度最均勻。若是非圓形，則應避免尖角過度，如圖a所示，Ａ處的表皮很薄，易穿透。
圖3. 制件結(jié)構設計的截面示意圖
為保證物料一直保持層狀結(jié)構，制品結(jié)構設計上應盡量使用各種圓弧和倒角作為結(jié)構過渡。如圖3-b所示制品上有凹槽，模具凸起的型芯將破壞熔體的層狀流動。
2. 兩種材料的質(zhì)量比例
對于夾心注塑來說，兩種材料各自的注塑量決定了制件最終的內(nèi)部結(jié)構。因此，在設計注塑工藝的時候，兩個螺桿中的熔膠量、射膠量與注塑時間的參數(shù)設置至關重要。應根據(jù)實際測試的性能要求來確定兩種材料的這些參數(shù)信息。
圖4. 上汽某項目門把手毛坯件
如筆者在上汽某項目中使用了目前市用量最大的上海錦湖日麗的高電鍍結(jié)合力PC/ABS材料HAC8244，原設計是采用此材料直接注塑成型，但由于制件結(jié)構細長，因此拉拔強度較弱。后改進為采用玻纖增強的SAN+30GF進行夾心注塑生產(chǎn)內(nèi)門扣手。與未填充采用純PC/ABS電鍍材料注塑的制件相比，夾心注塑門把手將極限拉拔強度從200N提高到了450N。
但是，第二次生產(chǎn)的門把手拉拔強度卻只達到了300N。
為何批次間差異如此之大呢？筆者觀察了前后兩批次門把手毛坯件及截面的情況，發(fā)現(xiàn)強度較高的第一批填充量較高，填充前沿靠近把手前端，而第二批的填充量相對較低，填充前沿只到了把手中段。由此可以解釋為何第二批次把手的拉拔強度要顯著低于第一批。
由此，我們探索了不同材料注塑比例對制件強度的影響。發(fā)現(xiàn)當表層與芯層材料比例固定為3:7時，制件結(jié)構強度達到較高的400~450N，而繼續(xù)提高填充的玻纖材料比例，制件前段表層容易被填充料流沖破，造成制件報廢。因此，我們固化了全套的注塑工藝和表芯料的比例，并用以后續(xù)生產(chǎn)。
綜上所述，夾心注塑用于生產(chǎn)門把手可以顯著提高制件的強度，同時降低制件的材料成本（SAN+GF材料成本低于電鍍PC/ABS）。當內(nèi)門把手制件無法改變結(jié)構設計又需要提高制件強度的情況下，采用夾心注塑生產(chǎn)內(nèi)門把手，無疑是一個明智的選擇。同時，對于原先采用電鍍尼龍的主機廠來說，這又是替代昂貴尼龍電鍍件的絕佳方案，單車內(nèi)開手柄降本，甚至可以達到30元左右。
本文作者：寧波東昊汽車部件有限公司 葉立純
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第二屆汽車非金屬材料技術與應用峰會
會議時間：2017年9月9日
會議地點：重慶（重慶保利花園皇冠假日酒店位于重慶北部新區(qū)經(jīng)開園龍懷街1號）
本次主題：低VOCs低氣味材料、新能源汽車塑料、汽車輕量化
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