无缝安全气囊线的加工工艺.doc

整体式安全气囊线的激光弱化工艺 延锋伟世通汽车饰件系统有限公司 范松鹤、武文光 概述 随着汽车技术的不断发展，对仪表板这样的集安全性、功能性、舒适性与装饰性于一身的零件的要求越来越高，特别是它的安全性。按照安全性来分，仪表板可分为无气囊仪表板和附气囊仪表板（针对付驾驶）。目前国内只有少数中高档次的轿车配备气囊仪表板，随着人们对安全性的重视，客户对附加气囊的仪表板的需求加大，主机厂也将此作为买点之一。为气囊的正常开启，在气囊上方多设计有气囊盖板，在打开时释放气囊。在与仪表板匹配处存在可视装接线，现有的国内的车型主要有PASSAT B5系列，SAIL系列，SAIL系列，通用的GL8等等。为美观起见，近年越来越多车型的仪表板被设计为整体式安全气囊（Integrated airbag）仪表板，既无可视装接线，又能保证气囊正常开启。其中有一种在仪表板本体上加工出一条安全气囊线的无缝气囊仪表板，在大众去年推出的新车型POLO和即将投产的Touran，以及上海通用新近推出的凯越（EXCELLE）均得到了采用。将来，这种无缝安全气囊仪表板的应用会越来越广泛，因此，其加工工艺将成为仪表板专业厂商必须掌握的关键技术。 无缝安全气囊线的加工工艺有许多种，比如注塑成型、热刀、金属或超声波冷刀、冷铣和激光等，其中激光弱化工是近年刚刚兴起的，更为先进的工艺。右图即为德国JENOPTIK公司用于弱化安全气囊线的激光弱化系统。 二．工艺简介 激光弱化工艺就是使用利用激光所具有的高能，加工无缝安全气囊线的工艺。激光发生器将所产生的激光聚焦在约0.2 mm 的范围内，形成具有高能量的激光束，激光束通过激光头，以定频脉冲的形式，打在仪表板上，其焦点处的材料在吸收激光的高能后迅速汽化，形成穿透或不穿透（根据需要）的小孔，这些小孔区域的材料厚度变薄，断裂强度降低，从而能在受到外界冲击时，优先断裂。许多这样的顺序排列的微孔的组合，就是我们通常说的安全气囊线（Airbag line）。安全气囊线的剖面示意图如下所示： 当安全气囊爆炸时，气囊盖板将沿着这条强度相对低的线顺利打开，气囊从打开位置冲出仪表板。 下面是几个安全气囊线的剖面图实例： PVC/ABS表皮（击穿） PVC表皮 PP硬塑 之所以使用激光，是因为它具有高相干性、方向性、高强度的特质，很容易获得很高的光通量密度。激光弱化工艺就是用聚焦而成的高能量激光束将材料熔化或汽化，并用辅助气体将熔化或氧化物吸出而形成加工面。此工艺具具有加工对象广、变形小、精度高、节省能源和材料、公害小、远距离加工、自动化加工等显著优点，特别是能方便地加工易碎、脆、软、硬材料和合成材料。目前所使用的激光发生器主要是大功率二氧化碳激光器，因为大多数的工程塑料材料对这种激光辐射都有很好吸收。 激光弱化工艺适用于现行通用的绝大部分材料。例如，硬塑仪表板材料多使用PP，仪表板骨架的材料主要有PC/ABS、PP、SMA、PPO（PPE）等的改型材料；仪表板常用的改性PP、PC/ABS和PP等，真空成型表皮材料PVC/ABS； 搪塑表皮材料PVC、TPO、PU等等。既可以加工由单一材料如用PP注塑成形的仪表板上体，也可以加工如由骨架，发泡层和表皮固化成的搪塑仪交联表板上体。 弱化工艺原理 在详细描述激光弱化工艺过程前，需要了解一些关于仪表板材料和安全气囊打开方面的知识。 首先，仪表板常用的工程塑料对激光的透过率是有差异的。根据透过率的高低，弱化工艺分为两种形式：固定残留厚度弱化和微穿孔弱化。 固定残留厚度形式适用于对激光波长有足够透过率的材料的切割（如TPO）。由穿过材料的激光透过量来控制生产过程。 微穿孔切割适用于对激光波长不透明或只有很少透过率材料（如PU）。 实际上，之所以根据材料选择不同的弱化方式的根本原因在于，系统需要对弱化过程实时控制。而传感器发出的反馈信息是系统采取何种措施的依据，是实时控制的前提条件。对于透过率比较好的材料，在激光脉冲还没有完全击穿材料的时候，工作传感器就已经接到了信号，并可以发送反馈信息；而对于透过率不好的材料，激光脉冲要打到底，击穿材料，才能使传感器接收到能量信号。所以说，材料的特性决定采用那种弱化方式。 材料透过率和弱化形式的关系如下图所示： 其次，整体式安全气囊上方的气囊盖板是和仪表板上体紧密连接的。当安全气囊爆炸时，气囊将给气囊盖板以瞬间巨大的力，推着气囊盖板沿着安全气囊线打开，此后，气囊从仪表板打开处冲出。在这个过程中，可能出现的最大的问题就是仪表板上的碎片随气囊冲出而一起飞出。这些碎片的速度非常快，动能很大，不但容