結(jié)構(gòu)膠在汽車車身中的應(yīng)用

摘要：目前各大汽車主機(jī)廠為了進(jìn)一步提高公司的競(jìng)爭(zhēng)力，均在全面提高汽車產(chǎn)品質(zhì)量及降低整車成本，結(jié)構(gòu)膠在車身中的應(yīng)用既能有效提高車身功能又能降低整車成本。本文主要對(duì)結(jié)構(gòu)膠在汽車車身中的應(yīng)用進(jìn)行分析討論。

引言

現(xiàn)在各大汽車主機(jī)廠為了進(jìn)一步公司的歸納競(jìng)爭(zhēng)力，均在全面提高汽車商品質(zhì)量及降低整車成本，結(jié)構(gòu)膠在車身中的應(yīng)用既能有效的提高車身功能又能降低整車成本。車身結(jié)構(gòu)膠誕生于上世紀(jì)九十年代，由寶馬，戴姆勒與陶氏化學(xué)公司合作開發(fā)，首要用在戴姆勒車身上，用于提高車身剛度、防撞性和耐久性。

1 結(jié)構(gòu)膠應(yīng)用技術(shù)

1.1 結(jié)構(gòu)膠功能要求

結(jié)構(gòu)膠使用需考慮有關(guān)因素，具體包括：

（1）適宜的應(yīng)用環(huán)境，包括應(yīng)用溫度、氣候條件、最大的載荷和載荷比、材料承受應(yīng)力的方式，以及動(dòng)態(tài)循環(huán)載荷、疲勞載荷等。

（2）沖壓件在焊接時(shí)，表面一般攜帶有在沖壓制造過(guò)程中所使用的拉延油、防銹油等油液，點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)膠是在焊接前涂布于沖壓件搭接面，因此要求點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)膠在含油鋼板表面有良好的附著性能。

（3）在結(jié)合表面，需要使用最好玻璃條件的結(jié)構(gòu)膠粘劑，剪切強(qiáng)度也必須是最好的。一般來(lái)說(shuō)，在金屬板的厚度方向的對(duì)接焊接效果不是很理想，而折邊膠接較為理想。

（4）高粘度膠需要良好的結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)良的粘附強(qiáng)度、并且要配合膠機(jī)器人的使用，適用于大型零件膠；低粘度結(jié)構(gòu)膠適用溫度低，適用于手動(dòng)涂膠。雙組分膠粘劑的結(jié)構(gòu)可以在總裝車間或車庫(kù)建設(shè)中使用，首先用于售后市場(chǎng)。

（5）在整車體內(nèi)通過(guò)涂層預(yù)處理，電泳沖刷和腐蝕的結(jié)構(gòu)膠粘劑應(yīng)具有耐液性，即在脫脂劑、磷化液、電泳液浸泡下沒(méi)有不良反應(yīng)，不會(huì)形成涂層的液體污染和功能變化。

1.2 結(jié)構(gòu)膠施工技術(shù)

點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)膠施工工藝有手工涂膠、機(jī)器人涂膠 2 種。手動(dòng)膠涂層通過(guò)手動(dòng)控制設(shè)備完成鍍膜工藝；機(jī)器人自動(dòng)涂裝設(shè)備由 PLC 控制（電控柜）機(jī)器人運(yùn)行軌跡和涂膠量，從而實(shí)現(xiàn)涂膠過(guò)程。涂層過(guò)程：

（1）襯底溫度顯示保持高于 15℃，以免脫落。溫度過(guò)低，膠線容易隨膠槍的移動(dòng)而在工件表面被拖動(dòng)。

（2）焊接前在 2 焊接零部件焊接搭接邊的涂覆表面移動(dòng)槍嘴均勻涂布點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)膠，涂膠直徑符合設(shè)計(jì)要求，膠條應(yīng)平放于焊點(diǎn)的中央處。

（3）涂膠后，需在 8h（1個(gè)班次）以內(nèi)搭接基材并進(jìn)行點(diǎn)焊，并需在 14d 以內(nèi)進(jìn)涂裝和熱處理。

（4）涂膠槍嘴的直徑需根據(jù)膠接寬度進(jìn)行調(diào)整。車身邊寬度一般為 14～16mm，故建議手動(dòng)涂膠的槍嘴直徑應(yīng)為 3mm，操作時(shí)膠線直徑為 3mm 左右。

（5）膠粘劑包裝打開后，建議在2～4周用完。供膠系統(tǒng)停止工作的時(shí)間超過(guò)0.5h，則需關(guān)閉加熱裝置或?qū)⑵湓O(shè)定溫度調(diào)整到常溫（約 23℃），以防止膠體老化。

（6）換桶時(shí)要留意清潔度，防止雜質(zhì)混入材料，致使出膠嘴堵塞。同時(shí)留意排氣，防止氣泡影響施工。桶中的材料快用完時(shí)，留意及時(shí)換膠，防止空打并吸空氣。新設(shè)備投入使用前，應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行清潔。膠泵的過(guò)濾網(wǎng)需要按時(shí)清潔，管道長(zhǎng)時(shí)間吸附膠粘劑會(huì)使內(nèi)徑變小，排膠量也變小，大概 2 年需要更換管道。

2 在汽車上的應(yīng)用

結(jié)構(gòu)膠在汽車行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，比如用于車身鈑金的連接，這些結(jié)構(gòu)膠商品與點(diǎn)焊等技術(shù)一起應(yīng)用，能夠進(jìn)一步提高車身結(jié)構(gòu)件疲勞強(qiáng)度、車身的剛度和耐抵觸功能。結(jié)構(gòu)膠在減重及降本方面作用顯著，使用結(jié)構(gòu)膠，降重可達(dá) 18KG，降幅達(dá) 5%。降本主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

2.1 可見成本

（1）降本 18 元。45 米結(jié)構(gòu)膠成本約為 90 元，18 公斤鋼材，按轎車用鋼成本最低 6000/噸核算，成本約為 108 元；

（2）降本 10 元。代替原有的焊縫密封膠，節(jié)約焊縫密封膠成本約 10 元；（3）以上不計(jì)減少的鋼材成型加工費(fèi)用及減少的點(diǎn)焊成本。

2.2 隱性成本

（1）車重每減少 10%，油耗降低 6～8%；

（2）車重降低，動(dòng)力總成/底盤的成本，重量等可相應(yīng)減少；

（3）車重降低，控制功能可顯著提高。

2.3 結(jié)構(gòu)膠基本功能

結(jié)構(gòu)膠彈性模量高達(dá) 2100MPa，在汽車行業(yè)屬于一種高模量車身用膠。它以環(huán)氧樹脂為主體資料，經(jīng)過(guò)增韌等改性技術(shù)極大地改善了商品脆性、易剝離等缺陷，其具有杰出的粘接力、優(yōu)異的力學(xué)功能、耐高低溫、耐老化和低污染等特性。部分零部件受到安裝空間的約束和外觀要求無(wú)法采用傳統(tǒng)焊接技術(shù)時(shí)，可采用結(jié)構(gòu)膠滿足其規(guī)劃要求。

2.4 結(jié)構(gòu)膠應(yīng)用部位

由于結(jié)構(gòu)膠能夠進(jìn)一步提高車身剛度，因而常用于車門、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、后背門、縱梁、防火墻、地板和車頂?shù)攘悴考姆?、搭接邊處。其?yīng)用原則是以剛度等功能薄弱環(huán)節(jié)補(bǔ)強(qiáng)為主，采用有限元模擬辦法，斷定結(jié)構(gòu)膠應(yīng)用于車身上的位置、長(zhǎng)度等有關(guān)參數(shù)。

2.5 結(jié)構(gòu)膠應(yīng)用解決措施

為充分發(fā)揮車身結(jié)構(gòu)膠的作用，將從四個(gè)方面來(lái)推動(dòng)：設(shè)計(jì)階段考慮結(jié)構(gòu)膠、從現(xiàn)有車身規(guī)劃中減重、先減重再增強(qiáng)、滿意具體目標(biāo)值的局部減重，如圖 1 結(jié)構(gòu)膠應(yīng)用解決計(jì)劃圖。

3 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)構(gòu)膠在汽車行業(yè)中正處于成長(zhǎng)階段，正在被廣泛應(yīng)用，不僅能夠進(jìn)一步提高車身功能，而且可減輕車身重量及降低整車成本。某主機(jī)廠正在對(duì)結(jié)構(gòu)膠的應(yīng)用進(jìn)行一些積極探索。例如對(duì)于正在開發(fā)的某款車型遇到的車身超重問(wèn)題，鋼材供貨商提出了“板材高強(qiáng)度減薄”解決計(jì)劃，但存在剛性下降的風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)構(gòu)膠供貨商提出“從現(xiàn)有車身規(guī)劃中減重”的計(jì)劃可彌補(bǔ)剛性不足。對(duì)于其他新研制車型，從規(guī)劃之初預(yù)先考慮結(jié)構(gòu)膠的應(yīng)用，能夠有效的控制車身重量、提高車身 NVH 性能、防撞性、耐久性、削減焊點(diǎn)、加快生產(chǎn)節(jié)拍、降低整車成本。歸納結(jié)構(gòu)膠的應(yīng)用現(xiàn)狀，預(yù)期將會(huì)成為降本增效新的增長(zhǎng)點(diǎn)。