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【產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)分享】一文了解汽車涂膠工藝

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點(diǎn)擊次數(shù):1352 更新時間:2022年06月29日12:21:53 打印此頁 關(guān)閉

隨著汽車制造技術(shù)的發(fā)展及其不斷提高的性能要求,膠粘劑密封膠作為汽車生產(chǎn)所必需的一類重要輔助材料,應(yīng)用越來越廣泛。粘接技術(shù)在汽車制造上的應(yīng)用,不僅可以起到增強(qiáng)汽車結(jié)構(gòu)、緊固防銹、隔熱減振和內(nèi)外裝飾的作用,還能夠代替某些部件的焊接、鉚接等傳統(tǒng)工藝,實(shí)現(xiàn)相同或不同材料之間的連接,簡化生產(chǎn)工序,優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。在汽車向輕量化、高速節(jié)能、延長壽命和提高性能方向發(fā)展的道路上,膠粘劑密封膠發(fā)揮著越來越重要的作用。

汽車制造大體上可能分為以下幾個步驟,即車身的制造,發(fā)動機(jī)及底盤的制造,總裝配等,圖1為汽車制造過程示意圖。本文將對汽車車身的制造過程中焊裝工序、涂裝工序、總裝工序、裝配工序膠粘劑密封膠的應(yīng)用情況進(jìn)行詳細(xì)介紹,同時對汽車前期研發(fā)用材料、特殊工藝用膠情況做一些簡要介紹。

【1】汽車車身制造工序

車身是汽車總體的主要組成部分之一。通常,載重汽車的車身是駕駛室(包括車前板制件即車頭部分),貨箱及車架。大客車和轎車車身有些有車架,有些沒有車架,車底板就起車架的作用。車身的制造按照其結(jié)構(gòu)特點(diǎn),大致要經(jīng)歷以下幾道工序:

  • 車身的沖壓:該工序主要通過壓力機(jī)上的模具,對金屬板材在其壓力下沖壓成一定形狀的車身零部件。

  • 車身的裝配與焊接:目前車身通常采用的裝焊方式為接觸點(diǎn)焊,分雙邊點(diǎn)焊和單邊點(diǎn)焊,接觸點(diǎn)焊是在電極壓力的作用下,將焊接件緊密接觸,利用電流流經(jīng)焊件時所產(chǎn)生的電阻熱加熱焊接件,使焊接點(diǎn)熔合在一起。


  • 車身的涂裝:經(jīng)由焊裝組裝完成后的車身殼體要進(jìn)行涂裝,涂裝的作用主要是起防銹、防腐,延長車身壽命和裝飾目的。

【2】汽車用膠粘劑密封膠選用原則

汽車生產(chǎn)是批量性、流水式生產(chǎn),在生產(chǎn)過程中有其特殊性,此外,作為交通運(yùn)輸工具的汽車在各種道路、氣候下行駛,因此,汽車用膠粘劑、密封膠必須充分滿足和適應(yīng)汽車制造廠中的生產(chǎn)工藝,大批量、流水線生產(chǎn)及應(yīng)用性能要求。

【3】膠粘劑密封膠在汽車車身上的應(yīng)用情況

車身上應(yīng)用的膠粘劑、密封膠主要有折邊膠粘接劑、點(diǎn)焊密封膠、減震膠、焊縫密封膠、抗石擊涂料、指壓膠、內(nèi)飾膠、風(fēng)擋玻璃膠、丁基密封膠、厭氧膠、硅酮密封膠等,下面分別介紹各種類型粘接劑、密封膠在汽車車身上的應(yīng)用部位及使用要求。

A. 車身焊裝工序用粘接劑密封膠

車身焊裝是車身制造的重要工序,為了提高車身的密封、防銹蝕性,減輕振動,需要在車身鈑金搭接處涂敷密封膠。近來,以粘接代替點(diǎn)焊或部分代替點(diǎn)焊組裝車身技術(shù)的發(fā)展,使膠粘劑在車身裝配中又有了新的應(yīng)用。在焊裝線使用的粘接劑、密封膠,除了要具備汽車用膠的一般性能外,最重要的是對涂裝工藝不會產(chǎn)生不良影響,能承受涂裝前處理工藝的沖洗,不污染電泳液及涂層質(zhì)量。

目前焊裝工序主要應(yīng)用的膠粘劑密封膠有三類:

  • 折邊膠:汽車的車門、發(fā)動機(jī)罩蓋和行李箱蓋板等部件通常是將內(nèi)、外蓋板折邊后點(diǎn)焊連接的。但是這種工藝使車身表面增添了許多由焊接而造成的凹坑,嚴(yán)重影響了車身的外觀質(zhì)量。為了解決這個問題,國外從70年代開始采用粘接取代點(diǎn)焊的方法來生產(chǎn)汽車車門、發(fā)動機(jī)罩和行李箱蓋的折邊結(jié)構(gòu),所用的粘接劑稱為折邊膠。以粘接代替焊接制造汽車折邊部件有著十分廣泛的應(yīng)用前景,是汽車制造工藝的發(fā)展方向,除了車門、發(fā)動機(jī)罩、行李箱蓋以外,也可用于側(cè)圍等其它部位。

  • 點(diǎn)焊密封膠:汽車車身由若干塊鋼板焊接而成,焊縫存在是不可避免的,焊縫處密封性的好壞直接關(guān)系到車身的質(zhì)量和耐銹蝕能力,是整車技術(shù)性能中一項十分重要的指標(biāo)。在汽車制造中,如果各鈑金件連接處的縫隙沒有采取有效措施進(jìn)行密封,汽車在行駛中必然出現(xiàn)漏水、透風(fēng)和漏塵現(xiàn)象,嚴(yán)重的可能引起焊縫處鋼板的銹蝕,使鋼板過早穿孔,加速車輛的報廢。汽車制造業(yè)現(xiàn)在通用的焊縫密封方法是涂布點(diǎn)焊密封膠。其從使用性能上可以分為膨脹型和非膨脹型兩大類,使用工藝如下:沖壓件在焊裝前,將膠涂敷在沖壓件結(jié)合處的單板上,然后將兩板合攏點(diǎn)焊,隨電泳漆、中涂面漆等烘烤工序一塊固化。汽車生產(chǎn)中使用的點(diǎn)焊密封膠要求具有好的施工工藝性、觸變性,能夠保證密封性能,在經(jīng)過后序涂裝工藝前處理時,不被沖洗掉,同時小能污染電冰液,點(diǎn)焊膠中不能含有硅類物質(zhì),微量的硅樹脂都可能對電泳漆和面漆質(zhì)量造成危害。又不能影響點(diǎn)焊的強(qiáng)度,焊接時點(diǎn)焊膠不分解出有毒氣體或能引起金屬銹蝕的物質(zhì),加熱過程中不流淌,膠膜固化后足夠的彈性和附著力,耐介質(zhì),耐老化。

  • 膨脹型防震粘接劑:在汽車車身制造過程中,車身覆蓋件的外板與加強(qiáng)梁間的結(jié)合通常使用焊接方法裝配,車身駕駛室頂蓋加強(qiáng)梁,發(fā)動機(jī)罩蓋加強(qiáng)梁以及行李箱蓋加強(qiáng)梁等外板的組合,都采取焊接方法,由于在蓋板與加強(qiáng)梁間存在著一定的縫隙,行車中可能因振動而生產(chǎn)噪音,而且蓋板上的焊點(diǎn)也嚴(yán)重地破壞了外觀的平整性,為了克服以上缺點(diǎn),可以在焊裝前,將膨脹型防振粘接劑涂布在沖壓薄板與加強(qiáng)梁結(jié)構(gòu)中,經(jīng)油漆烘干設(shè)備加熱固化,膠層具有較高的粘接強(qiáng)度,受熱膨脹后將加強(qiáng)梁與蓋板緊密結(jié)合成為一體,減少或完全取消結(jié)合焊點(diǎn),因而可以提高車身外表的美觀性,減弱行車中的振動和噪聲。膨脹型防振粘接劑通常為液態(tài)膏狀物,也有的制成膠帶狀,在車身焊裝過程中,將膠(或膠帶)涂在加強(qiáng)梁上,然后組合焊接。與點(diǎn)焊密封膠相似,膨脹型防振粘接劑不必單獨(dú)設(shè)立加熱固化調(diào)和,通常在電泳涂裝烘干爐中膨脹、固化,所以其使用工藝條件和要求與點(diǎn)焊密封膠相同。

目前在焊裝工序出現(xiàn)了幾種新型的粘接密封材料:

  • 折邊膠帶(高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)膠帶):折邊膠帶是隨著國外新車型進(jìn)入我國的。其主要用于汽車中控門鎖加強(qiáng)件等部位的粘接,該部位由于間隙較大,因而糊狀折邊膠因施工問題難以應(yīng)用。折邊膠帶的剪切強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度等主要參數(shù)均與折邊膠相同,可推廣應(yīng)用于汽車其他間隙較大而需結(jié)構(gòu)粘接的部位。

  • 膨脹型點(diǎn)焊密封膠帶:上面介紹的點(diǎn)焊膠絕大多數(shù)都是膏狀物,這種膏狀密封膠在性能上能滿足技術(shù)要求,但在施工工藝上卻有不足之處,如需專用機(jī)械涂膠機(jī)或*;施膠量不易控制,施工膠過多會在搭接件點(diǎn)焊或沖壓時溢出,污染工位,影響生產(chǎn)效率;過少時易產(chǎn)生縫隙,導(dǎo)致密封失敗。我們公司根據(jù)日本同類產(chǎn)品指標(biāo),結(jié)合多年為各大汽車廠配套服務(wù)的經(jīng)驗(yàn),研制出了膨脹型點(diǎn)焊密封膠帶,該材料性能參數(shù)完全達(dá)到了日本豐田技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),克服了糊狀點(diǎn)焊膠施工不方便的缺點(diǎn),大大提高了汽車生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)效率。

  • 膨脹型減震膠帶:與點(diǎn)焊膠類似,現(xiàn)用膨脹膠也是糊狀,在用于汽車引擎蓋、車身側(cè)板的填充減震時,由于施膠部位間隙都比較大,在施膠后的工序過程中常常引起膠料擠出、流掛,導(dǎo)致缺膠起不到減震效果的問題。膨脹型減震膠帶由于采用合成橡膠材料,狀態(tài)呈固態(tài),則克服了這個缺點(diǎn),而且減震效果也遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于糊狀減震材料。

  • 鋼板補(bǔ)強(qiáng)膠片:隨著汽車向輕量化、高速、節(jié)能方向的進(jìn)一步發(fā)展,車身鋼板要求越來越薄,而且汽車鋼板在車身成型過程中,因沖壓拉伸變得較為薄弱,在汽車長期行駛過程中,薄弱處如旅行車車門拐角,經(jīng)常開啟、關(guān)閉受到反復(fù)的拉力、撞擊和振動等應(yīng)力作用,會導(dǎo)致該處金屬板產(chǎn)生疲勞,在應(yīng)力能量不能分散、消耗情況下,集中在某些缺陷處(如工藝孔處、拐角處等)產(chǎn)生裂紋。粘貼補(bǔ)強(qiáng)膠片的目的就是通過補(bǔ)強(qiáng)膠片中橡膠分子的松弛作用,在受力作用下產(chǎn)生位移和形變,使應(yīng)力均勻分散,從而消耗掉外界施加的能量,消除或減弱應(yīng)力能量對鋼板的影響,增強(qiáng)其抗疲勞性,避免裂紋的產(chǎn)生或阻止其擴(kuò)展。

  • 高膨脹填充物:為了降低汽車車身整體重量而不降低汽車整體強(qiáng)度,往往將某些加強(qiáng)部位做成空腔結(jié)構(gòu),如車身前風(fēng)擋玻璃兩側(cè)立柱、門立柱等部位,但這些部位在車輛高速行駛過程中,車身外部噪音會進(jìn)入立柱空腔,產(chǎn)生共振現(xiàn)象而導(dǎo)致車廂內(nèi)產(chǎn)生噪音問題,從而影響汽車的駕乘舒適性。高膨脹填充物就是用于擋玻璃兩側(cè)前立柱內(nèi)填充,起到隔絕噪音目的的一種膠粘劑,根據(jù)形態(tài)可分為糊狀產(chǎn)品和成型產(chǎn)品,該類產(chǎn)品具有高膨脹、低密度、耐各種前處理液,在底涂、中涂、面涂工序過程中能充分固化膨脹,且不污染電泳液、面漆的特點(diǎn)。

B. 車身涂裝工序用粘接劑密封膠 

涂裝工藝用膠雖品種較少,卻是汽車上用量最大的一類,主要有焊縫密封膠和抗石擊涂料,其基材成份都為PVC塑溶膠,兩者雖然在性能上各有側(cè)重,但工藝上都要求能夠通過高壓涂膠設(shè)備實(shí)施機(jī)械化涂布或噴涂。

  • 焊縫密封膠:焊縫密封的好壞直接影響到車身的密封性和防銹蝕能力,前面已經(jīng)介紹了焊縫密封的方法之一涂布點(diǎn)焊密封膠,另外一種方法就是涂布焊縫密封膠密封焊縫。焊縫密封膠主要用于車身焊裝后涂在焊縫上的密封膠,起到密封防漏,增強(qiáng)防銹能力和填補(bǔ)焊縫,增加車體美觀性的作用。一般要求焊縫密封膠要具有突出的觸變性,在堆積一定厚度時能保持棱角,不發(fā)生流淌,加熱塑化后,膠層有彈性、不開裂、外觀平整,對中涂和面漆不能產(chǎn)生變色現(xiàn)象,焊縫密封膠在汽車密封、防漏、防銹方面起著至關(guān)重要的作用。

  • 焊縫密封膠帶:焊縫密封膠帶是一種預(yù)先成型的帶狀密封材料,隨汽車車身烘烤工序一起固化。在大面積車身焊裝成型工藝中,焊縫的密封雖有焊縫膠可以解決現(xiàn)實(shí)問題,但如果采用預(yù)先成型的密封膠帶來覆蓋焊縫,則具有施工簡便快捷,外表美觀對環(huán)境無污染等優(yōu)點(diǎn),是一種很有發(fā)展前途的粘接密封材料,目前在汽車行業(yè)應(yīng)用還較少。

  • 防石擊涂料:防石擊涂料是在涂裝工序,噴涂在汽車底板上,用于緩沖汽車高速行駛過程中,諸如沙石等各種物體對底板的強(qiáng)力沖擊,提高底板抗腐蝕能力,延長使用壽命的一種密封劑,另外還有助于降低車內(nèi)噪音,改善乘員的舒適性,目前已被汽車廠家廣泛采用。

  • 指壓密封膠:在涂裝工序,除了使用前面提到的粘接密封材料外,還用到指壓密封膠。所謂指壓密封膠,實(shí)際上是一種密封膩?zhàn)?,用手指涂抹、壓?shí),主要用于車身焊裝后所形成的較大縫隙、工藝孔的密封以及凹凸不平處的修飾等。指壓密封膠要求無毒、無味、施工過程不粘手,與鋼板附著性好,在油漆烘干過程中一塊固化,烘干過程中不流淌、不收縮,與密封件結(jié)合力好。該材料在客車、越野車、重型卡車等車型中應(yīng)用較多。

C. 汽車總裝工序用粘接劑密封膠

汽車內(nèi)飾材料的選擇以及質(zhì)量的高低是衡量整車舒適性、安全性和華麗性的重要指標(biāo)。汽車內(nèi)飾件多為非金屬材料、種類繁多,因材料性質(zhì)不同,應(yīng)用場合各異,所以用膠品種互有區(qū)別,難以一概而論,現(xiàn)就其中某些重要品種作一介紹。

  • 內(nèi)裝飾膠:用于將軟質(zhì)頂棚材料粘貼到車身頂蓋上,增添車內(nèi)美觀華飾。目前國內(nèi)這一用途的膠種都以溶劑型氯丁膠為主,在工藝和性能上要求初粘力高,滿足車身內(nèi)飾生產(chǎn)線快節(jié)奏的需要,在汽車庫存及使用過程中,不能引起頂棚材料產(chǎn)生變冬現(xiàn)象。

  • 丁基密封膠帶:主要用于車門內(nèi)板防水膜的粘接密封,它由丁基橡膠添加增粘劑擠出而成型,指壓貼合容易,與鋼板漆面和防水膜均有較強(qiáng)的粘接力,能長期保持粘彈性和密封性,目前已被汽車行業(yè)廣泛采用。

  • 風(fēng)擋玻璃膠:汽車的車窗玻璃如果密封性不好,則在行車、停放過程中會造成漏水、透風(fēng)、漏塵土等現(xiàn)象。目前車窗玻璃的固定、密封方式有橡膠密封條固定、橡膠密封條一密封膠固定密封、直接粘接劑固定密封等三種方式。對于前兩種密封方式,主要采用丁基類非固化型密封膠對密封條與車玻璃及窗框的間隙進(jìn)行密封,見圖6;車窗玻璃的直接粘接密封則采用聚氨酯類粘接材料進(jìn)行粘接。該類膠粘劑通常是聚氨酯主劑配合清潔劑、漆面/玻璃底劑一同使用,剪切強(qiáng)度較高,彈性和密封性突出,能將玻璃和車身緊密結(jié)合為一個整體,增強(qiáng)了車身剛性,保證于密封效果,提高了汽車安全性。


D. 裝配件用膠粘劑密封膠

汽車發(fā)動機(jī)、變速箱、底盤裝配用膠粘劑密封膠,其應(yīng)用和作用主要表現(xiàn)在各種平面、孔蓋、管接頭的密封和螺栓的鎖固方面,可以防止油、水、氣的泄漏和螺栓的松動,直接關(guān)系到汽車的正常運(yùn)行,其主要用膠品種有厭氧膠和硅酮密封膠。

  • 厭氧膠:涂布工藝簡單、固化速度快、鎖固密封性能好,根據(jù)使用部位的不同要求,有不同強(qiáng)度的品種,其中可預(yù)涂高強(qiáng)度微膠囊型厭氧膠,適合汽車上大量螺紋件機(jī)械涂布的快節(jié)奏要求。


  • 硅酮密封膠:在平面密封方面有其自身的長處,膠層彈性好、耐油、耐老化、涂膠簡單、可剝離性強(qiáng)、拆卸方便。高分子液態(tài)密封膠可以配合墊片使用,半干型粘彈性硅酮膠也可以取代墊片單獨(dú)使用。


E. 其他工序用膠情況

  • 汽車模型用膠:汽車模型膠主要用于汽車工業(yè)中各種新車型推出前的1:1主模型驗(yàn)證、工藝模型和檢驗(yàn)夾具的制作,替代以前制作這類模型采用的大興安嶺地區(qū)或加拿大的優(yōu)質(zhì)松木,解決了木質(zhì)模型存在的變形大、精度差,耗材多,不易保管,不易修補(bǔ)等問題。目前在汽車工業(yè)已廣泛應(yīng)用。

F. 其他特殊工藝用膠

汽車制造工藝過程中還要用到多種其它膠粘劑密封膠,如剎車蹄與摩擦片粘接用的剎車蹄片膠,是以改性酚醛樹脂為基材的膠粘劑,代替鉚接工藝能保證可靠的粘接強(qiáng)度,降低噪音,延長摩擦片使用壽命;濾芯器生產(chǎn)用的濾芯膠,是增強(qiáng)樹指補(bǔ)強(qiáng)的PVC塑溶劑,能耐油、耐熱老化,滿足流水線作業(yè)要求;微孔堵漏用的浸滲劑,在粉末冶金件和發(fā)動機(jī)缸體等零件砂眼缺陷的彌補(bǔ)上作用明顯;汽車裝配過程用的壓敏膠帶,可以保護(hù)車身免于污染、磕碰,或協(xié)助零件裝配時固持定位:鑄造行業(yè)用的合成樹脂粘結(jié)劑,主要有酚醛樹指、呋喃樹指及少量改性脲醛樹脂三種,廣泛應(yīng)用在發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋等零件的鑄造工藝上。

上文簡單介紹了膠粘劑密封膠在汽車制造工業(yè)中的一些應(yīng)用情況,隨著國際間汽車制造技術(shù)的發(fā)展和交流,膠粘劑密封膠必將越來越廣泛的應(yīng)用與汽車制造工業(yè)中。


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