結構膠在汽車車身中的應用

摘要：目前各大汽車主機廠為了進一步提高公司的競爭力，均在全面提高汽車產品質量及降低整車成本，結構膠在車身中的應用既能有效提高車身功能又能降低整車成本。本文主要對結構膠在汽車車身中的應用進行分析討論。

引言

現在各大汽車主機廠為了進一步公司的歸納競爭力，均在全面提高汽車商品質量及降低整車成本，結構膠在車身中的應用既能有效的提高車身功能又能降低整車成本。車身結構膠誕生于上世紀九十年代，由寶馬，戴姆勒與陶氏化學公司合作開發，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 結構膠應用技術

1.1 結構膠功能要求

結構膠使用需考慮有關因素，具體包括：

（1）適宜的應用環境，包括應用溫度、氣候條件、最大的載荷和載荷比、材料承受應力的方式，以及動態循環載荷、疲勞載荷等。

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

（3）在結合表面，需要使用最好玻璃條件的結構膠粘劑，剪切強度也必須是最好的。一般來說，在金屬板的厚度方向的對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構，具有優良的粘附強度、并且要配合膠機器人的使用，適用于大型零件膠；低粘度結構膠適用溫度低，適用于手動涂膠。雙組分膠粘劑的結構可以在總裝車間或車庫建設中使用，首先用于售后市場。

（5）在整車體內通過涂層預處理，電泳沖刷和腐蝕的結構膠粘劑應具有耐液性，即在脫脂劑、磷化液、電泳液浸泡下沒有不良反應，不會形成涂層的液體污染和功能變化。

1.2 結構膠施工技術

點焊結構膠施工工藝有手工涂膠、機器人涂膠 2 種。手動膠涂層通過手動控制設備完成鍍膜工藝；機器人自動涂裝設備由 PLC 控制（電控柜）機器人運行軌跡和涂膠量，從而實現涂膠過程。涂層過程：

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

（2）焊接前在 2 焊接零部件焊接搭接邊的涂覆表面移動槍嘴均勻涂布點焊結構膠，涂膠直徑符合設計要求，膠條應平放于焊點的中央處。

（3）涂膠后，需在 8h（1個班次）以內搭接基材并進行點焊，并需在 14d 以內進涂裝和熱處理。

（4）涂膠槍嘴的直徑需根據膠接寬度進行調整。車身邊寬度一般為 14～16mm，故建議手動涂膠的槍嘴直徑應為 3mm，操作時膠線直徑為 3mm 左右。

（5）膠粘劑包裝打開后，建議在2～4周用完。供膠系統停止工作的時間超過0.5h，則需關閉加熱裝置或將其設定溫度調整到常溫（約 23℃），以防止膠體老化。

（6）換桶時要留意清潔度，防止雜質混入材料，致使出膠嘴堵塞。同時留意排氣，防止氣泡影響施工。桶中的材料快用完時，留意及時換膠，防止空打并吸空氣。新設備投入使用前，應對設備進行清潔。膠泵的過濾網需要按時清潔，管道長時間吸附膠粘劑會使內徑變小，排膠量也變小，大概 2 年需要更換管道。

2 在汽車上的應用

結構膠在汽車行業中得到了廣泛的應用，比如用于車身鈑金的連接，這些結構膠商品與點焊等技術一起應用，能夠進一步提高車身結構件疲勞強度、車身的剛度和耐抵觸功能。結構膠在減重及降本方面作用顯著，使用結構膠，降重可達 18KG，降幅達 5%。降本主要體現在兩個方面：

2.1 可見成本

（1）降本 18 元。45 米結構膠成本約為 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，節約焊縫密封膠成本約 10 元；（3）以上不計減少的鋼材成型加工費用及減少的點焊成本。

2.2 隱性成本

（1）車重每減少 10%，油耗降低 6～8%；

（2）車重降低，動力總成/底盤的成本，重量等可相應減少；

（3）車重降低，控制功能可顯著提高。

2.3 結構膠基本功能

結構膠彈性模量高達 2100MPa，在汽車行業屬于一種高模量車身用膠。它以環氧樹脂為主體資料，經過增韌等改性技術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、優異的力學功能、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法采用傳統焊接技術時，可采用結構膠滿足其規劃要求。

2.4 結構膠應用部位

由于結構膠能夠進一步提高車身剛度，因而常用于車門、發動機罩、后背門、縱梁、防火墻、地板和車頂等零部件的翻邊、搭接邊處。其應用原則是以剛度等功能薄弱環節補強為主，采用有限元模擬辦法，斷定結構膠應用于車身上的位置、長度等有關參數。

2.5 結構膠應用解決措施

為充分發揮車身結構膠的作用，將從四個方面來推動：設計階段考慮結構膠、從現有車身規劃中減重、先減重再增強、滿意具體目標值的局部減重，如圖 1 結構膠應用解決計劃圖。

3 結束語

結構膠在汽車行業中正處于成長階段，正在被廣泛應用，不僅能夠進一步提高車身功能，而且可減輕車身重量及降低整車成本。某主機廠正在對結構膠的應用進行一些積極探索。例如對于正在開發的某款車型遇到的車身超重問題，鋼材供貨商提出了“板材高強度減薄”解決計劃，但存在剛性下降的風險，結構膠供貨商提出“從現有車身規劃中減重”的計劃可彌補剛性不足。對于其他新研制車型，從規劃之初預先考慮結構膠的應用，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、加快生產節拍、降低整車成本。歸納結構膠的應用現狀，預期將會成為降本增效新的增長點。