低溫熱熔塑料在汽車面板修復中的應用

◆文/上海 馬波

在車身覆蓋件修復和質檢過程中，一般使用樣規(行業內也稱卡規、樣板或卡板)來檢查面板弧度及平整度的恢復程度。樣規檢測的原理是在損傷前面板或對稱側面板的固定位置上事先制作好弧度吻合的樣規，而損傷后的面板由于曲率發生了變化，當再次把樣規放在該位置時必然會產生不貼合的現象，維修或質檢人員可以通過觀察、測量樣規與修復后面板當中形成的縫隙的寬窄、長短來評判面板的修復情況。

常用的樣規有三種，分別是成型樣規(圖1)、針式樣規(圖2)和自制樣規(圖3)。成型樣規一般專車專用，多用于比賽時的評分，造價也相對較高。相對于成型樣規，自制樣規的使用位置靈活，幾乎可以用于車身表面任何需要的位置。針式樣規雖然位置靈活，但總體精度不及成型樣規和自制樣規。其次，自制樣規的制作成本較低，由于具備了上述優點，為了保證面板的修復效果，自制樣規使用得最為廣泛。

圖1 成型樣規

圖2 針式樣規

圖3 自制樣規

自制樣規利用金屬冷制工藝中的放邊原理，按照一定的規律對3mm厚的純鋁條進行敲擊和銼削加工，使其側面成為符合車身覆蓋件弧度的模板，理想情況下，該模板應該可以和車身面板完美貼合，接觸面(測量面)沒有任何間隙。在實際操作中，往往利用車身同一部位對稱側沒有受損部位的形狀和弧度作為制作的依據，在受損面修復后用樣規來檢測修復質量。在各類比賽當中，則一般是在制作面板損傷前就做好該部位的樣規，待到面板修復后對修復質量進行檢測。然而，困擾自制樣規使用的最大問題是該方法極大地受限于制作人的技術水平。為使接下來的涂裝步驟順利進行，常見的修復標準是修復后面板不能高于原表面，低于原表面的容差不能超過1mm。也就是說，這對自制樣規的精度提出了極高的要求，如果樣規本身與原表面的貼合度超過了1mm的容差，那么用該樣規檢測修復質量就沒有實際意義了。同時，為了檢測一處損傷一般至少要制作橫三豎三共六把樣規，還要考慮到時間成本。因此，在有限時間內進行高精度樣規的制作是制約這一檢測方法使用的最大障礙。對于熟練的鈑金工，20min內就能使用鋁條制作出6條容差0.5mm左右的精度較高的樣規(數據來源于世賽中國集訓隊訓練統計)，可是如果需要進一步提高精度，那么時間成本是非常高的。對于不夠熟練的操作者，可能費了一番周折也只能制作出容差在2mm左右的樣規，然而即便是新手，也能夠迅速制作出2mm精度的樣規。基于以上的崗位工作需求，經過反復的實驗和摸索，筆者探索到一種使用低溫熱熔塑料快速制作高精度面板樣規的方法。

低溫熱熔塑料，學名聚已內酯，英文名Polycaprolactone，簡稱PCL，是一種無毒、可生物降解的有機高分子聚合物，廣泛地應用在手術縫合線、醫用造型等領域。隨著生產成本的降低，近年來作為一種新型制模材料，應用拓展到藝術造型和兒童玩具等行業。商品化的低溫熱熔塑料外觀為白色塑料顆粒(圖4)，其在70℃以上的熱水中，可以轉化成透明無色的半固態物質并且具備了可塑性(圖5)，可對其進行塑形加工，當材料恢復到室溫或人工進行降溫后，再次轉變為白色，此時之前的塑形會得以保留并失去可塑性，硬度恢復到塑形前的狀態。這個變化過程是可逆的，在重復加熱、冷卻中可反復出現多次，隨著次數的增加和雜質的不斷混入，材料的結合能力慢慢變差。根據使用條件的不同，在進行5～10次的反復塑形后材料失去使用價值。值得一提的是不同品牌的低溫熱熔塑料具有不同的收縮率，應盡可能選用收縮率小的低溫熱熔塑料顆粒，制作時盡量不要使材料產生過厚的堆積，以免降低自制樣規的精度。

圖4 加熱前的PCL

圖5 加熱后的PCL

在第44屆世界技能大賽全國集訓隊5晉2選拔賽中，使用低溫熱熔塑料制作高精度樣規的方法得到了極佳的應用。由于晉級賽分為三輪，分別要在上海、云南、鄭州3個集訓基地的賽場進行，比賽用車身經過長途跋涉抵達賽場時面板難以避免地產生了變形，無法使用一套公用的成型樣規對所有五臺車身進行檢測。為保證比賽的公平性必須根據每臺車身面板變形的不同情況制作相應的樣規，這就要求必須在極為有限的比賽準備時間內制作出5套高精度的樣規。下面以一套6把樣規為例介紹制作過程。

一、準備工作

1.耗材：1 000mm×35mm×3mm鋁條2根、低溫熱熔塑料顆粒一把(約50g)、70℃以上熱水。

2.工具：平頭鈑金錘1把、鏨臺1張、300mm直尺1把、油性記號筆1支、能夠容納樣規的平底容器1個。

二、制作步驟

1.在車身上需要制作損傷的部位做好標記

根據此次比賽方案，損傷為側面撞擊左后側翼子板的車身線部位，中心深度10mm，檢測位置分別是通過撞擊中心并相互垂直的橫向5號、縱向2號樣規，平行于5號樣規、位于5號樣規兩側60mm的4、6號樣規，以及平行于2號樣規、位于2號樣規兩側80mm的1、3號樣規。用直尺和油性記號筆標記位置(圖6)。

圖6 標定損傷位置

2.用鋁條加工容差2mm左右的樣規

在鋁條上需要彎折的地方做出標記，在鏨臺上用平頭鈑金錘的尖面敲擊鋁條平面的1/2位置，使之受力彎折出所需弧度，制作過程中隨時進行比對，精度達到2mm左右即可。用油性記號筆對每把樣規逐一進行編號。

3.在容器中融化低溫熱熔塑料并粘附于樣規測量面

向足夠容納樣規的平底容器中注入70℃左右的熱水，加入低溫熱熔塑料顆粒，為便于收集不要太分散。同時，放入樣規使其預熱，避免熱熔塑料急速冷卻縮短操作時間。30s之后，顆粒受熱已完全轉變為透明形態并稍微粘連在一起，撈出顆粒進行揉捏排出間隙中的空氣，使其變成柔軟質密類似橡皮泥的團塊。將團塊大致均勻地分為6份，暫時不用的放回熱水中避免其固化。將其中一份粘在樣規的頂端，按照樣規的長度均勻地推捏，使其粘附于樣規的測量面，露出的高度和寬度要盡量保持一致，以便提高成品的美觀度。

4.壓制塑形

對應車身上的編號，對準車身線位置垂直地向下按壓，讓露出樣規測量面的柔軟狀態塑料充分與車身面板接觸并在壓力下擠出測量面兩側。注意擠壓的力度要控制好，不能引起面板的變形從而聚集應力，進而金屬產生回彈影響樣規的精度。迅速地將擠出的多余部分捏到樣規表面(圖7)。由于車身的溫度相對較低，塑料將逐漸硬化，此現象在冬天尤為明顯，所以要盡量地快速操作，或提高熱水的溫度。檢查樣規的貼合度，如完全貼合則松手讓其自行冷卻，如局部沒有貼合根據情況用熱風槍整體或局部加熱調整(圖8)。冷卻過程中不要晃動樣規，此時可以做下一條樣規。

圖7 制作損傷

圖8 做好的高精度樣規

5.樣規定位

樣規冷卻后不會與金屬面板發生粘連，稍用力即可取下。如果制作成功，重新放在測量位置時間隙應小于0.1mm。此時用油性記號筆沿樣規兩端描邊進行定位以確保面板修復前后測量位置的一致性。

6.重新塑形

使用這種高精度樣規測量相同車型的相同位置會發現每輛車的外觀都有稍許的差異，那么就涉及到樣規的微調，微調操作非常簡單，只需對樣規進行重新加熱然后按步驟4操作即可(圖9)。

圖9 樣規使用中

使用低溫熱熔塑料制作高精度樣規的方法可以廣泛地應用在汽車制造維修行業、專業教學以及各級各類技能大賽。該方法操作簡便，易于學習，但是要做得好需要多加練習，尤其要注意以下幾點。

(1)接觸到車身即開始緩慢固化，所以要盡量快地進行塑形操作。

(2)塑料外緣要盡量貼合車上面板，也就是說要制作得盡可能薄，不要超出鋁條厚度太多，否則在使用環節影響觀察。

(3)局部調整可用熱風槍吹，調整好溫度，防止燙傷。