车身塑料件的修复

(一) 车身塑料材料概述

汽车塑料制品已由普通装饰件开始向结构件、 功能件方向发展，因而要求汽车用塑料材料向强度更高、 冲击性更好、 超高流动的复合材料和塑料合金方向发展。

从塑料材料品种上看，目前用量最多的是通用改性塑料，如PP、 PE、 PVC、 ABS及PA等耐热增强的改性，今后发展的方向是高档车越来越多使用工程塑料及其改性材料，以替代金属件。例如PC、 PBT、 PET、 PPO的功能化、 合金化改性。典型的例子是PC/PBT/PET、PPO/PA、 PPO/HIPS、 PC/PBT/ABS合金等，低档车越来越多使用PP改性材料 (便于回收，符合环保)。

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。目的均是在保证性能的前提下，通过使用更轻的材料降低车重，从而实现节能和环保的功能。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。

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是拆装，技术要求不高，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 (许多废旧汽车塑料件流向无证加工点)。本书从绿色环保角度出发，对能够修复的汽车塑料件应以原件修复为主，本节讨论汽车塑料件的修复。

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。热塑性塑料就像 “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。热固性塑料则像 “鸡蛋”，在最初加热和使用催化剂或紫外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。常用车身塑料的化学名称、 符号及分类如表4－2所示。

表4－2 常见车身塑料

2. 车身塑料件的特性

在汽车生产中应用的塑料有两种:

(1) 热塑性塑料。这种塑料可以重复地加热软化，其形态和化学成分并不发生变化。加热时软化或熔化，冷却后硬化，可在塑料焊机上焊接。

(2) 热固性塑料。这种塑料在加热和使用催化剂或紫外光的情况下发生化学变化。硬化后得出永久形状，即使重复加热或使用催化剂也不会变形。不能焊接，尽管可在无空气焊机上进行 “胶合”。

3. 塑料的性能

各种塑料有着各自不同的性能，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，只能用胶粘剂黏结。

4. 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4－33所示。

图4－33 车身塑料编号

(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。

(3) 试焊识别法。这种方法是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，不同焊条的颜色不一样，常用的有6种左右。试焊时应准备一套塑料焊接工具，在试焊前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。

(二) 车身塑料材料的修复

1. 塑料的成型加工性能

塑料一般可分为具有吸湿性和不具有吸湿性两种类型，具有吸湿性的塑料有纤维素塑料、 有机玻璃、 尼龙、 聚碳酸酯、 ABS及聚苯醚等，不具有吸湿性的塑料有聚乙烯、 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汽，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。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、 高弹态和黏流态，在一定条件下它们可以发生转变。塑料特性变化如表4－3所示。

表4－3 塑料特性变化

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4－34中可以看出，完全结晶聚合物td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。

图4－34 聚合物物流状态与温度的关系

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大，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，特别是对人体具有一定的毒性、 刺激性和腐蚀性。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、 口罩、 防护眼镜等。

(2) 塑料在焊接时会散发出有毒有害气体，必须戴好口罩和防护眼镜，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) 塑料件的热校正

大多数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，可采用热校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腈－丁二烯－苯乙烯共聚物制成的ABS塑料，具有强度高、 成型性好和二次加工容易等特点，这种材料变形时可通过热校正修复制件。

对热塑性塑料件进行热校正时，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4－35所示。对局部小范围变形，可用热风枪对变形部位进行加热来校正。

如果变形较大，应使用红外线烘干灯加热变形部位，如图4－36所示。红外线烘干灯加热效率高、 升温快，当塑料件稍有变软时，立即对变形部位进行按压校正。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。完成校正后，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4－35 用手将变形处恢复原状

图4－36 用红外线烘干灯加热变形部位

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4－37所示为手工塑料焊接示意图。

图4－37 手工塑料焊接示意图

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21 k Pa。典型的热空气塑料焊机如图4－38所示。

热空气塑料焊机的焊炬连同焊条一起使用，焊条的直径通常为5mm，如图4－39所示。焊接时塑料焊条必须与所要焊的塑料材质相同，这样才能保证焊接后的塑料具有适当的强度、 硬度和柔韧性。根据焊接的不同要求可选用不同的焊嘴，塑料焊炬的焊嘴类型及用途如表4－4所示。

图4－38 典型热空气塑料焊机

1—加热元件；2—加热腔；3—固定螺母；4—电源；5—压缩空气或惰性气体；6—空气管；7—把手；

8—外套管；9—内套管；10—热空气；11—焊嘴

图4－39 高速焊嘴焊接

表4－4 塑料焊炬焊嘴类型及用途

使用热空气塑料焊机，应严格按使用说明书正确操作，以免不当操作造成热空气塑料焊机的损坏。热空气塑料焊接的程序大致如下:

(1) 焊机的焊接温度调节至适当值。

(2) 清洗塑料零件并擦干。

(3) 在损伤部位开V形槽并清洁，切不可使用清洁剂清洁。

(4) 在损伤部位一侧斜切宽约6mm的斜坡。

(5) 对损伤部位进行定位焊或用铝质胶带粘贴好。

(6) 选用最适合于损坏件材料的焊条和焊嘴。

(7) 焊接深度应进入基底材料厚度的75％，焊好后冷却凝固硬化处理约30min。

(8) 磨削焊缝至适当的轮廓。

3) 无空气塑料焊接

无空气塑料焊接是在无空气源的情况下，用电加热元件熔化直径小于3mm的焊条所进行的焊接。这种焊接方法可消除板翘曲及焊点粗大现象。无空气塑料焊接的程序如下:

(1) 焊条放在预热室中时，将焊嘴的底板平面部分放在V形槽中。

(2) 把握焊炬直至焊条熔化并从底板流出。

(3) 焊接时需施力使焊条进入预热室，注意进给量不能太大。

(4) 慢慢移动底板并交叉往来直至槽中填满熔化的塑料。

(5) 熔化的塑料要进入基体材料中，特别是要进入V形槽的顶部。

(6) 一次完成焊接25mm长度，在塑料冷却之前使焊点平滑。

4) 焊接形式

进行定位焊接时两板材的接边要对准，较长焊缝可先进行断续定位焊几小段，然后再进行连续焊接，如图4－40所示。

图4－40 定位焊的两种用法

(a) 断续式定位焊：(b) 连续式定位焊

定位焊的程序如下:

(1) 对准损伤部位，并用夹具或铝质胶带固定。

(2) 定位焊嘴熔化损伤部位两边，沿着裂纹根部形成薄的黏结结合面。

(3) 将焊嘴尖端沿着焊区移动进行定位焊接。

(4) 定位焊接无须焊条，将焊嘴尖端熔化两接边，熔化部分使两接边对准黏结而形成焊缝。

断裂损伤保险杠的焊接修理: 准备塑料焊接修理工具一套：修理时先对损伤保险杠的损伤区打磨、 开坡口，如图4－41所示：对塑料保险杠开裂处进行焊接，如图4－42所示：对焊后的保险杠打磨焊缝至平整，如图4－43所示。

图4－41 保险杠打磨、 开坡口

图4－42 塑料保险杠焊接

5) 焊接修理的注意事项

(1)对塑料件打磨后一定要将表面的打磨尘清洁干净。

(2) 对塑料件焊接时，如果焊缝较长要作多段定位焊接。

(3) 焊接时对塑料件的加热温度不能太高，以免烧损塑料成分。

(4) 焊接后打磨一定要待塑料件冷却后再进行。

图4－43 打磨焊缝