汽车刹车油箱用液位传感器 PP 浮子发泡模设计

来源：拿度科技 浏览量： 时间：2023-04-17 11:54

作者：李六林

1 刹车油用液位传感器的介绍

汽车刹车油工作环境比较恶劣，对检测刹车油箱中油量所用液位开关的浮子提出了非常严格的要求：性能稳定，不分解，不吸油膨胀；长期耐 80℃的高温不老化变质变色；内部发泡均匀一致，在刹车油或水中平衡效果良好。其工作原理为：当刹车油量下降至浮子下落时，通过浮子上的环形磁铁使盒中的干簧管由常开变为闭合状态，通过连接驾驶室的指示仪表则显示为红灯亮（需加油）。

2 浮子结构设计

传统的 PP 浮子发泡工艺都是将磁铁包裹在浮子中直接发泡，该工艺的优点是磁铁与浮子结合牢固，不易松动或脱落。缺点是必须人工事先在模具上安放好磁铁后再进行发泡，成型效率不高。如成型工艺不稳定致使产品出现不良时，磁铁也必须报废（回收成本高），使生产成本上升。

考虑全球汽车工业的迅猛发展，市场对此类浮子的用量很大，本浮子在结构设计上将浮子发泡与磁铁组装分成两部分进行，由于取消了人工辅助安装磁铁工序，使浮子成型自动化生产成为可能，生产效率大大提升。

2.1 浮子

技术要求：①材料：PP 发泡；②颜色：橙色 RAL-2008；③重量：2.7±0.3g；④未注公差：±0.2mm。

注意观察浮子内部结构，可以确保磁铁押入后固定，且在溶剂中保持平衡效果。

2.2 磁铁

技术要求：①材料：铁氧体 24/23，异方性；②表面高斯值：850±150g；③密度：4.8+0.2g/mm3；④尖角裂痕；0.15mm。磁铁与浮子通过简易手压机及夹具组装。

3 模具结构

模具设计时应考虑以下几点：

（1）模具以 1 模 4 腔为宜，可以使浮子发泡重量及发泡均匀性较好地保持一致。

（2）在定模上设置平衡调节阀，通过微调可以使发泡重量尽可能做到一致。

（3）分流道开设应稍大些为好（应≥!4mm），可以确保成形发泡完全充分。

（4）模具分型面上沿浇口对面方向应开设排气槽，确保发泡时产生的过量气体能够及时排出。

（5）在模具上开设模温调节水道，使模具温度尽可能保持一致，对浮子的均匀发泡非常关键。

（6）模芯尺寸应根据 PP 发泡材料的收缩率及方向性计算确定。

4 发泡材料

由于聚丙烯（PP）具有比重小、刚性好、强度高、耐挠曲，以及有高于 100℃的耐热温度和良好的耐化学腐蚀性等优点，适合用作刹车油液位传感器的浮子材料。

5 发泡成型工艺

5.1 发泡剂的加入量

按照 PP 发泡工艺要求，发泡剂的加入量一般在0.3%~0.8%（重量比）之间进行调节。发泡剂加入量少时，浮子发泡成形后的密度较大，但在溶剂中平衡效果较佳；发泡剂加入量大时，浮子密度较低，但在溶剂中平衡效果较差。经过反复试验，符合本浮子重量要求的发泡剂的加入量约为 0.5%。

5.2 搅拌工艺要求

发泡剂及耐高温色素按比例添加到 PP 树脂中后，应在可以充分进行搅拌的容器中进行搅拌，如搅拌不均匀，将对成形发泡产生直接的影响。

当确定搅拌均匀后，最好在密封的容器中保留0.5~1h 后再倒入成型机料筒中。

5.3 对成型机要求

成型机选择 40~60t，带自锁式喷嘴，可以精确调节注射量，确保浮子重量符合要求。模具上要求安装模温机，确保模具成形时温度均匀一致，可以使浮子在模腔中均匀发泡。

5.4 具体发泡工艺

模具温度 60℃，料筒加热温度 300℃，自动成形周期 80s。在此特别一提的是，正常 PP 发泡温度一般为200℃~220℃。但经过大量实验发现，在此温度时发泡的浮子，在溶剂中平衡效果很差，很难达到用户要求。而在 300℃时，却能较好地解决此问题。另外，由于用户对浮子的颜色有严格的要求，在300℃发泡成形时，对色素的耐热性提出了更高的要求。普通色素经高温成形后出现明显的变色或刚开始符合要求但随着时间的推移逐步发生褪色等。因此在色素选择上要十分慎重。

6 浮子的检验与试验要求

按照用户要求，对浮子需进行如下项目的检验：

（1）外观。

要求外观光亮，色泽均匀，发泡饱满无凹陷，无脏污，浇口切口整齐，无皱缩等。

（2）重量。

要求达到图纸规定要求，制程能力指数 Cpk≥1.67。

（3）尺寸。

要求达到图纸规定要求，关键尺寸制程能力指数Cpk≥1.67。

（4）平衡性试验。

磁铁与浮子组装后，在水或刹车油中进行平衡性试验，要求倾斜度不大于 2°。

（5）耐高温稳定性试验。

在 80℃刹车油中连续进行 6 周（42 天）的浸没试验，试验结果要求：无变色，无分解，无吸油膨胀，重量变化率<±0.5%，尺寸变化符合图纸公差要求。