浅谈车灯设计与树脂材料的选择
浅谈车灯设计与树脂材料的选择
摘要：简述车灯基本结构与其所采用材料的内在关系。
关键词：车灯合成树脂照明灯信号灯
随着国民经济的增长，我国的汽车工业也有长足的进步，汽车灯具作为外观与功能实现的零部件，对汽车整体品质有着很重要的作用。树脂材料是人工合成一类高分子聚合物的总称。下面将对车灯结构和其采用树脂材料的关系进行简单介绍。
1 车灯的基本组成
车灯主要有照明灯具和信号灯具两类。照明灯具包括汽车必备的远光与近光前照灯。信号灯主要有前后示宽灯，制动信号灯及转向信号灯等。车灯主要包括灯罩、内灯罩、灯毂、灯框、反射镜、灯泡等部件(如图1所示)，通过不同的方式连接后组成为完整的车灯。
2 部件功能与树脂材料的选择
2.1 灯罩
灯罩的主要功能是承接车体外形平滑的过渡，密封灯体，对从灯体出的光线进行过滤变和折射，最后达到符合国家标准的光形和照度值。现在主流车灯的灯罩主要是采用聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯。聚碳酸酯(简称PC)是一种无臭、无毒、高度透明的热塑性工程塑
料，具有优良的物理机械性能，耐冲击性优异，压缩强度高，具有良好的耐热性和耐低温性，尺寸精度高、稳定性好，在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能。聚甲基丙烯酸甲酯(简称PMMA)是以丙烯酸及其酯类聚合所得到的树酯，应用最广泛，是迄今为止合成透明材料中质最优异的。它具有高度透明性、重量轻，易于加工等特点。
PC和PMMA是都具有高透明度和良好的加工特性，但是在车灯的应用上却又一些区别，首先，在耐热温度上,PC一般可以达到130℃，而PMMA只有100℃左右。其次,PC材料的韧性比较好，而PMMA材料很脆，受撞击易碎。最后单价上PC要高于PMMA，且成形时的流动性也不如PMMA。一般情况下，前大灯的灯罩都是PC的，这主要是由于前大灯的照度高，散发的热量大，而且处于整车的前方，这就需要一种既耐热，又能够抗冲击的材料。后尾灯的灯罩一般都是PMMA的，除了廉价的因素外，后尾灯一般都是单机能信号灯组合体，需要红和透明双相间，所以流动性好地PMMA就是不二之选了。
2.2 内灯罩灯罩材质
内灯罩的主要功能基本上是灯罩功能的简化，有些车灯的内灯罩装饰有花纹，对车灯增加了点缀的作用。
内灯罩主要也是采用PC和PMMA，但由于处于灯体内部，离光源也较近，要考虑温度高的特点。
2.3 灯毂
灯毂的材质非常重要，不仅要连接灯罩等其他部件，而且还要连接
车体内部。灯毂的材质主要有ABS树脂和聚丙烯等。ABS树脂是目前应用最广泛的聚合物，具有优良的力学性能。同其他材料的结合性好，易于涂层和镀层处理，可以在极低的温度下使用，耐磨性优良，尺寸稳定性好。聚丙烯(简称:PP)由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，它是一种高密度、无侧链、高结晶的线性聚合物，具有优良的综合性能。
车灯安装在车体后，需要一定的强度和韧性，以保证汽车在行驶时速度和方向产生变化时产生的过载,ABS和PP都具有良好的力学性能，正可以满足这一要求。另外要考虑到与不同材质灯罩进行连接，工艺上主要有热融化法和热熔胶法等方法，这两种连接方法对灯罩和灯毂结合部的尺寸形状也有不同的要求。ABS和PMMA适用于热板融化法主要来制造后尾灯，而PP和PC则适用于热熔胶法来制造前大灯，当然PP和PC组合也可用于后尾灯。有些后尾灯的反射镜直接设置在灯毂上，这样可以简化结构，减轻重量，降低成本。
3 灯框
灯框主要对车灯的外观起美化的作用，遮挡不必要的灯体内部形状，配合灯罩外形来提升车灯整体的造型。灯框主要采用改性PET和PC等材料。聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET)，它是高度结晶的聚合物。在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，尺寸稳定性很好。一般通过改进PET性能来提高其性能,PET
可与PC、PBT、ABS、PA形成合金。
灯框一般需要进行表面处理，一般是真空蒸气镀铝，或是银喷涂。蒸气镀铝一般对光的反射利用率较高，且外观漂亮。有些改性PET 的耐热温度可以达到180℃左右，在灯框上设置反射镜也不成问题，同时还简化了结构。树脂部件成型后都会产生收缩，为了保证车灯外观，灯框在形状设计时，必须要充分考虑到这一特点。
4 反射镜
反射镜是车灯的核心部分，光形好坏与照度的高低完全取决于它。反射镜需要进行优质的表面处理，主要是真空蒸气镀铝或是银喷涂。反射镜主要采用BMC和PET等树脂材料。BMC是一种新型材料，具有热固性塑料和增强工程塑料的优点。注射成型时能够同时均匀流动，在极短时间内就可一次成型，具有高刚性和高强度，良好的成型收缩及尺寸精度稳定性。
基于BMC上述的特性，一般前大灯的反射镜采用BMC。前大灯的主要功能是照明前方道路，保证车辆正常地行驶，反射镜配合相应的灯泡可以射出近光和远光两种光形，且近光要有明暗清晰的分界线和高照度，所以BMC良好的成型收缩及尺寸精度稳定性能够满足这一点。后尾灯一般采用PET,PC等材料，或者直接从灯毂上成型出来。后尾灯是信号灯机能的结合体，尺寸精度不像前大灯要求那么高，但如果
可以从灯罩直接看到反射镜的话，反射镜上的反射面必须要设计美观，保证点灯后产生独特的光形。
5 结语
综上所述，车灯的种类繁多，形状各异，但其基本结构都是近似的。对于车灯设计来说，其部件材料的选只是其中一部分，但各部件材料性能的综合直接影响着车灯的性能和品质。相信以后还会有很多新型的、性能更高的材料被开发出来，那时候车灯在设计时选择面将会更加广泛。

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