焊裝膠粘劑在車身工藝中應(yīng)用
郝江，楊光，蔡交華
奇瑞汽車股份有限公司
以奇瑞焊裝車身膠粘劑的實(shí)際應(yīng)用為例，詳細(xì)介紹了常用車身膠粘劑、部分新型車身膠粘劑在車身的密封、減震、隔音、連接以及優(yōu)化生產(chǎn)工藝、減輕車身質(zhì)量等方面的重要作用。
0·前言
隨著汽車產(chǎn)品向著安全、節(jié)能、環(huán)保和無公害方向的快速發(fā)展以及汽車制造水平的不斷提升，車身膠粘劑作為汽車生產(chǎn)過程中的重要材料，在汽車的密封減震、緊固防銹和隔音隔熱等方面起著重要作用，并且還能代替某些鈑件的點(diǎn)焊、弧焊等傳統(tǒng)工藝，實(shí)現(xiàn)無法施焊鈑件的連接，從而優(yōu)化了生產(chǎn)工藝�？紤]到目前大部分車身膠粘劑均為流體膏狀物，易污染環(huán)境，故部分流體膠逐漸被固體膠所替代。新材料及新技術(shù)制成的新型車身膠粘劑的應(yīng)用已成為汽車行業(yè)的迫切需求，奇瑞汽車也在該研究領(lǐng)域的實(shí)踐方面取得了長足發(fā)展。
1·焊裝車身結(jié)構(gòu)及用膠部位
車身（如圖1所示）一般由發(fā)倉、前地板、后地板、側(cè)圍、頂蓋、四門兩蓋及前翼等組成。焊裝車身膠粘劑常用于側(cè)圍、發(fā)倉、頂蓋、四門兩蓋及前翼等部位。
2·焊裝車身膠粘劑的選用原則
車身主要用于裝配內(nèi)外飾，承載發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤等功能用件。車身生產(chǎn)應(yīng)能適應(yīng)不同車型的產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求和生產(chǎn)工藝要求，故焊裝車身膠粘劑的選用原則如下：①鈑金件之間具有良好的粘接密封性能；②在涂裝前處理過程中具備良好的耐水洗性能；③電泳烘烤具有良好的固化膨脹性能；④粘接后具有良好的耐久性能。
3·常用焊裝車身膠粘劑的使用背景和方案
汽車制造的發(fā)展趨勢(shì)（如節(jié)能環(huán)保、安全舒適、低成本和長壽命等）對(duì)車身膠粘劑的使用性能和工藝性能提出了越來越高的要求，故必須選用適應(yīng)汽車工業(yè)發(fā)展需求的高性能、高品質(zhì)車身膠粘劑。
3.1點(diǎn)焊密封劑
點(diǎn)焊密封劑是焊裝工藝過程中常用的重要膠種之一，其主要成分是橡膠/增黏劑基料，通常單車用膠量為86~180g。車身鈑金件焊接前，在板件之間常使用經(jīng)焊接、涂裝固化膨脹后具有一定粘接強(qiáng)度的彈性體，如此能有效起到密封、防漏和防腐蝕等作用。
這類密封劑自身性能要求具有良好的自熄性、對(duì)鈑金件無腐蝕、焊接時(shí)不產(chǎn)生煙霧、防腐蝕性高、耐高溫且可反復(fù)烘烤。使用結(jié)構(gòu)部位有發(fā)倉前擋板、側(cè)圍上端加油口盒等零部件之間，主要起密封、防水作用。常用點(diǎn)焊密封劑的特點(diǎn)及性能、涂膠示意圖和密封劑使用部位分別如表1、圖2和圖3所示。
3.2隔震膠
隔震膠是焊裝車身使用量最大的膠粘劑，其主要成分是橡膠/增黏樹脂基料，單車用膠量一般為450~600g，可廣泛用于非焊接處的隔震等部位。在車輛行駛過程中，車體震動(dòng)易引起部分薄板件震動(dòng)；若震動(dòng)幅度過大時(shí)，會(huì)與加強(qiáng)板碰撞而出現(xiàn)異響等現(xiàn)象，從而嚴(yán)重影響車輛的舒適性。
該隔震膠經(jīng)涂裝烘烤固化后，具有很高的膨脹性能，能有效緩沖碰撞、減少剛性連接。這類隔震膠往往要求具備良好的抗流掛性能和抗酸堿液沖洗性能，能在固化膨脹前不流失，并且不影響槽液。這類隔震膠主要使用在車體外表面配件上（如四門防撞桿和車門、前后蓋和加強(qiáng)板等）。常用隔震膠的特點(diǎn)及性能、涂膠示意圖和隔震膠使用部位分別如表2、圖4和圖5所示。
隔震膠使用注意事項(xiàng)：涂膠位置通常在存在間隙的板件之間，易產(chǎn)生流掛，可在板件上增加涂膠槽，從而能有效控制涂膠位置和涂膠量；涂膠直徑通常為3~5mm，若接觸面積較大（如防撞桿處涂膠量很大）時(shí)，隔震膠用量需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。用膠量過多或過少時(shí)都會(huì)影響車身質(zhì)量：用膠量過多時(shí)，隔震膠經(jīng)固化膨脹后易在外板處形成鼓包，從而影響油漆表面的美觀；用膠量過少時(shí)，不能起到減震效果。
3.3折邊膠
折邊膠是一類比較特殊和重要的膠粘劑，其主要成分是改性環(huán)氧樹脂基體，單車用膠量通常為10~14g，主要用于前后門、前后蓋、前翼子板等折邊部位。該折邊膠的剪切強(qiáng)度較低，但彈性極好，粘接強(qiáng)度較高（粘接強(qiáng)度足以取代全部或部分焊點(diǎn)）。常用折邊膠的特點(diǎn)及性能、涂膠示意圖和折邊膠使用部位分別如表3、圖6和圖7所示。
3.4結(jié)構(gòu)膠
結(jié)構(gòu)膠與折邊膠一樣，在焊裝車身車間也比較重要，其主要成分是改性環(huán)氧樹脂基體，單車用膠量一般為35g左右。結(jié)構(gòu)膠的使用特點(diǎn)和性能類似于折邊膠，單位面積內(nèi)的粘接強(qiáng)度與單位面積內(nèi)焊點(diǎn)強(qiáng)度可以完全等效。該結(jié)構(gòu)膠主要用于車身骨架部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜、無法施焊等部位。
4·新型焊裝車身膠粘劑的使用背景和方案
汽車工業(yè)的快速發(fā)展必然帶動(dòng)車身膠粘劑技術(shù)的不斷發(fā)展。以下介紹奇瑞焊裝新型車身固體膠條（膠片或膠塊）的使用情況。
4.1密封用膠條和膠片
通常點(diǎn)焊膠呈膏狀物，其性能雖滿足使用要求，但工藝上卻存在諸多弊病（如常用涂膠方式為手工涂膠，人工涂膠量不易控制；涂膠過多時(shí)會(huì)造成溢膠，污染環(huán)境，影響生產(chǎn)效率；涂膠過少時(shí)易產(chǎn)生縫隙，導(dǎo)致后道工序漏水等）。
奇瑞采用機(jī)器人涂膠，能保證涂膠量和涂膠位置的一致性，但由于工藝布局有限，部分工位無法使用機(jī)器人涂膠（圖8a為機(jī)器人在給頂蓋橫梁涂膠）。因此，采用密封用膠條或膠片能有效解決上述難題。密封用膠條或膠片的特點(diǎn)及性能如表4所示。
目前，奇瑞公司A3車型已成功使用了加油口盒密封用膠片（圖8b）、拇指密封劑（圖8c）等，有效提升了密封、防水效果。
4.2隔震膠帶
隔震膠在用于發(fā)動(dòng)機(jī)前蓋、側(cè)圍外板的填充減震時(shí)，由于涂膠部位間隙較大，故涂膠后易引起膠液流掛，難以起到減震作用。隔震膠帶以合成橡膠為基體（呈固態(tài)），不易流掛，滿足工藝要求，減震效果也遠(yuǎn)優(yōu)于糊狀隔震膠。圖9為側(cè)圍后輪罩處防震膠條。隔震膠帶的特點(diǎn)及性能如表5所示。
4.3補(bǔ)強(qiáng)膠片
汽車的節(jié)能、輕量化發(fā)展趨勢(shì)，要求盡量降低車身部分的鋼板厚度，同時(shí)鋼板在模具成型過程中因拉彎而變得更薄弱；在汽車行駛過程中薄弱處（如前翼子板）受到反復(fù)的振動(dòng)應(yīng)力作用，會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生疲勞應(yīng)力；當(dāng)不易消除的疲勞應(yīng)力傳遞到某些工藝安裝孔、型面棱線處時(shí)易產(chǎn)生裂紋。使用補(bǔ)強(qiáng)膠片可有效避免上述不良現(xiàn)象。這是由于補(bǔ)強(qiáng)膠片的橡膠基體可在應(yīng)力產(chǎn)生時(shí)發(fā)生變形，從而能及時(shí)吸收、分散應(yīng)力，避免裂紋產(chǎn)生或阻止裂紋擴(kuò)展，進(jìn)而能有效消除或減弱外應(yīng)力對(duì)鋼板的不良影響，增強(qiáng)鋼板的抗疲勞性能。目前，奇瑞精品車型A1在左/右前翼子板內(nèi)側(cè)已成功使用了補(bǔ)強(qiáng)膠片（以防止板件變形），如圖10所示。補(bǔ)強(qiáng)膠片的特點(diǎn)及性能如表6所示。
4.4結(jié)構(gòu)膠帶
結(jié)構(gòu)膠帶是隨著國外新進(jìn)口車型而引入我國的。其主要用于汽車焊接間隙過大、外表面件無法焊接等部位。結(jié)構(gòu)膠帶的剪切強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度等均與焊點(diǎn)相同，可推廣應(yīng)用于汽車其他間隙較大、外表面需焊接而要求結(jié)構(gòu)粘接等部位。結(jié)構(gòu)膠帶的特點(diǎn)及性能如表7所示。
4.5膨脹膠塊
為了在不降低汽車整體強(qiáng)度的前提下進(jìn)一步降低車身質(zhì)量，通常將側(cè)圍某些加強(qiáng)部位制成空腔結(jié)構(gòu)（如左右側(cè)圍A、B、C柱等部位）。然而，車輛在行駛過程中，外部噪音會(huì)進(jìn)入立柱空腔，產(chǎn)生共振現(xiàn)象，從而導(dǎo)致車身密封空間內(nèi)產(chǎn)生噪音，影響車輛使用的舒適性。將膨脹膠塊填充至左右側(cè)圍A、B、C柱加強(qiáng)板的空腔處，可有效阻止外部噪音進(jìn)入空腔。目前，奇瑞A3車型已成功使用了此類膨脹膠塊，并且有效提升了防噪效果。圖11為A、B、C柱所使用的部分膨脹膠塊。
5·結(jié)語
車身膠粘劑是車輛制造環(huán)節(jié)中重要的工藝材料之一，其在車身的密封、減震、隔音、連接以及優(yōu)化生產(chǎn)工藝、減輕車身質(zhì)量等方面具有重要作用。隨著自主品牌企業(yè)車身制造技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，焊裝車身必將越來越多地應(yīng)用新技術(shù)、新材料制成的新型車身膠粘劑，這對(duì)促進(jìn)新型結(jié)構(gòu)材料在汽車上的應(yīng)用同樣具有重要作用。
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