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密封胶 汽车 制造 工业 中的 应用
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胶粘剂/ 密封胶在汽 车制造工业中的应用 聂清武 ( 龙苑 化 工机 电 技术 公 司 北京 市 100094) 摘要 本文介绍了胶粘 剂/ 密 封胶在汽 车工业 中的应 用情 况,讲述 了不同 胶粘剂/ 密 封胶的应 用部位和 应用原 理 关键词 汽车 胶粘剂 密封胶 1. 前言 随着汽车 制造技 术的发 展及 其不断提 高的性 能要求 , 胶 粘剂密封 胶作为 汽车生 产所 必需的一 类重要辅 助材料 , 应用 越来 越广泛。 粘接技 术在汽 车制 造上的应 用, 不 仅可以 起到 增强汽车 结构 、 紧固防锈 、 隔 热减振 和内外 装饰的作 用, 还能够 代替某 些部件的 焊接 、 铆接 等传统 工艺, 实现相 同或不同 材料之 间的连 接, 简化 生产 工序 , 优化 产品结 构。 在 汽车向 轻量化 、 高速 节能、 延长寿 命和提高 性能方 向发展 的道 路上,胶 粘剂密 封胶发 挥着 越来越重 要的作 用。 汽车制造 大体上 可能分 为以 下几个步 骤,即 车身的 制造 ,发动机 及底盘 的制造 ,总 装配等 , 图 1 为汽车制造 过程示 意图 。本文将 对汽车 车身的 制造 过程中焊 装工序 、涂装 工序 、总装工 序、 装配工序 胶粘剂 密封胶 的应 用情况进 行详细 介绍 , 同时 对汽车前 期研发 用材料 、 特 殊工艺用 胶情 况做一些 简要介 绍。 2. 汽车 车 身制 造 工序 车身是汽 车总体 的主要 组成 部分之一 。通常 ,载重 汽车 的车身是 驾驶室( 包 括车前 板制件即 车头部分) , 货箱及 车架。 大客车和 轿车车 身有些 有车 架,有些 没有车 架,车 底板 就起车架 的作 用。 车身的制 造按照 其结构 特点 ,大致要 经历以 下几道 工序 : 1 、车 身 的冲 压 该工序主 要通过 压力机 上的 模具,对 金属板 材在其 压力 下冲压成 一定形 状的车 身零 部件。 2 、车 身 的装 配 与焊 接 目前车身 通常采 用的装 焊方 式为接触 点焊, 分 双边点 焊 和单边点 焊, 接触 点焊是 在 电极压力 的作 用下 , 将焊 接件紧 密接 触, 利用 电流流 经焊件 时所 产生的电 阻热加 热焊接 件, 使焊接点 熔合 在一起。 3 、车 身 的涂 装 经由焊装 组装完 成后的 车身 壳体要进 行涂装 , 涂 装的作 用主要是 起防锈 、 防 腐 , 延 长车身寿 命和装饰 目的。 汽车车 身涂 装通常要 经过图 2 的工 序: 3. 汽 车 粘接/ 密 封胶 的 应用 3.1 汽 车 用胶 粘 剂密 封 胶选用 原 则 汽车生产 是批量 性、 流 水式 生产, 在 生产过 程中有 其特 殊性, 此 外, 作为 交通运 输 工具的汽 车在各种 道路 、 气候 下行驶 , 因此 , 汽车 用胶粘 剂、 密 封胶必须 充分满 足和适 应汽 车制造厂 中的 生产工艺 ,大批 量、流 水线 生产及应 用性能 要求。 具体 要求见表 1 。 表 1 汽 车用 粘 接剂 密 封胶要 求 性能上的 要求 生产使用 中工艺 要求 1.充分满足汽车 材料 要求,在 保养在 修里 程或预期 使用寿 命里 始终保持 所承担 的使 命。 1.具有良好的施 工工艺 性能,涂 布工简 单易行 。 ( 刷涂、滚涂 、挤涂 、喷 涂、浸涂 等) 2.具有良好的耐 寒 性,耐热 性,以 满足 汽车在不 同气候 条件 下行驶所 经受的 考验 和使用 部 位上的 要 求。 2.适应不断前进 的生产 装配线的 步调具 有上定 的初始强 度或瞬 时粘接 能力。 3.具有优异的耐 湿、 耐盐雾腐 蚀的能 力, 在潮湿、 多盐的 气候 和高速公 路行驶 时不 丧失机能 。 3.如果需要加热 固化 , 一 般要求其 固化温 度在汽 车涂装烘 干设备 的加热 温度及时 间范围 内, 而且 在此温度 下不能 分解 , 烘 干前不流 淌。 4.具有良好的耐 油 性, 包 括各种 润滑油 , 汽油,柴 油等, 不被 油所溶解 ,抽取 耐致 使粘接失 效,出 现漏 水漏气现 象。 4.通过油漆前处 理工序 的粘接剂, 密封胶, 要经 受住清洗 、磷化 液的冲 击,不溃 散不污 染电泳 液, 尤 其不含 有机硅 树脂 成分,以 免影响 涂装质 量。 3.2 胶 粘 剂密 封 胶在 汽 车上的 主 要 应用 部 位 图 3 标明了胶粘 剂、密 封胶 在汽车上 主要应 用部位 。 图 3 粘 接剂 、 密封 胶 在汽车 上 使 用部 位 示意 图 1.车灯胶;2.发动机 罩减震 胶;3.发动机 变速器 密封、 锁紧;4. 车窗 粘接、 密封 ;5. 顶棚粘 接;6. 隔热材料 粘接;7.顶 盖流水槽 密封;8.行李 箱内 衬粘接;9.内饰 粘 接;10. 防震粘接 剂: 1l. 车外装饰条粘接 ;12. 车底防石击 涂料:13.点焊密 封胶;14.刹车蹄片 粘接 3.3 胶 粘 剂密 封 胶在 汽 车车身 上 的 应用 情 况 车身上应 用的胶 粘剂 、 密封 胶主要有 折边胶 粘接剂 、 点 焊密封胶 、 减 震胶 、 焊缝 密 封胶、 抗 石击涂料 、 指 压胶 、 内 饰胶 、 风挡 玻璃胶 、 丁基密 封胶 、 厌氧 胶 、 硅酮 密封胶 等, 下面分别 介绍 各种类型 粘接剂 、密封 胶在 汽车车身 上的应 用部位 及使 用要求。 3.3.1 车 身 焊装 工 序用 粘 接剂 密 封 胶 车身焊装 是车身 制造的 重要 工序, 为 了提高 车身的 密封 、 防锈蚀 性, 减轻 振动, 需 要在车身 钣金搭接 处涂敷 密封胶 。 近 来, 以粘 接代替 点焊或 部分 代替点焊 组装车 身技术 的发 展, 使胶 粘剂 在车身装 配中又 有了新 的应 用。 在焊 装线使 用的粘 接剂 、 密封胶 , 除了 要具备 汽车 用胶的一 般性 能外, 最 重要的 是对涂 装工 艺不会产 生不良 影响, 能承 受涂装前 处理工 艺的冲 洗, 不污染电 泳液 及涂层质 量。目 前焊装 工序 主要应用 的胶粘 剂密封 胶有 三类: 1)折边胶 汽车的车 门、 发动机 罩盖和 行李箱盖 板等部 件通常 是将 内、 外 盖板折 边后点 焊连接 的。 但 是 这种工艺 使车身 表面增 添了 许多由焊 接而造 成的凹 坑, 严重影响 了车身 的外观 质量 。 为了 解决这 个问题, 国外从 70 年代开 始采用粘 接取代 点焊的 方法 来 生产汽 车车门 、发动 机罩 和行李箱 盖的 折边结构 ,所用 的粘接 剂称 为折边胶 。图 4 为折边 工艺 过程示意 图。 以粘接代 替焊接 制造汽 车折 边部件有 着十分 广泛的 应用 前景,是 汽车制 造工艺 的发 展方向 , 除了车门 、发动 机罩、 行李 箱盖以外 ,也可 用于侧 围等 其它部位 。 2)点焊密封胶 汽车车身 由若干 块钢板 焊接 而成, 焊缝 存在是 不可避 免 的, 焊缝处 密封性 的好坏 直 接 关系到 车身的质 量和耐 锈蚀能 力, 是整车技 术性能 中一项 十分 重要的指 标。 在 汽车制 造中 , 如果各 钣金 件连接处 的缝隙 没有采 取有 效措施进 行密封 , 汽车 在行 驶中必然 出现漏 水、 透 风和 漏尘现象 , 严 重的可能 引起焊 缝处钢 板的 锈蚀, 使 钢板过 早穿孔 , 加 速车辆的 报废。 汽车制 造业 现在通用 的焊 缝密封方 法是涂 布点焊 密封 胶。 其 从使用 性能上 可以分 为膨胀型 和非膨 胀型两 大类 , 使用 工艺如 下: 冲 压件在 焊装前 , 将胶 涂敷在冲 压件结 合处的 单板 上, 然 后将两 板合拢 点焊, 随电泳漆 、 中 涂面漆等 烘烤工 序一块 固化 。 汽车生产 中使用 的点焊 密封 胶要求具 有好的 施工工 艺性 、 触变 性 , 能够 保证密 封性 能, 在 经 过后序涂 装工艺 前处理 时, 不被冲洗 掉, 同时小 能污染 电冰液 , 点焊 胶中不 能含有 硅类物质 , 微 量的硅树 脂都可 能对电 泳漆 和面漆质 量造成 危害 。 又不 能影响点 焊的强 度, 焊接时 点焊胶不 分解 出有毒气 体或能 引起金 属锈 蚀的物质 , 加热 过程中 不流 淌, 胶膜 固化后 足够的 弹性 和附着力 , 耐 介质,耐 老化。 3)膨胀型防震粘 接剂 在汽车车 身制造 过程中, 车 身覆盖件 的外板 与加强 梁间 的结合通 常使用 焊接方 法装 配, 车身 驾驶室顶 盖加强 梁, 发 动机 罩盖加强 梁以及 行李箱 盖加 强梁等外 板的组 合, 都 采取 焊接方法 , 由 于在盖板 与加强 梁间存 在着 一定的缝 隙, 行车中 可能因 振动而生 产噪音 , 而 且盖板 上的焊点 也严重地破坏 了外观 的平整 性, 为了克服 以上缺 点, 可 以在 焊装前, 将膨胀 型防振 粘接 剂涂布在 冲压 薄板与加 强梁结 构中, 经油 漆烘干设 备加热 固化, 胶层 具有较高 的粘接 强度, 受热 膨胀后将 加强 梁与盖板 紧密结 合成为 一体 , 减少或 完全取 消结合 焊点 , 因而可 以提高 车身外 表的 美观性, 减弱 行车中的 振动和 噪声, 膨胀 型防振粘 接剂的 使用部 件如 图 5 。 图 5 膨胀型防震 粘接剂 的应 用部位 膨胀型防 振粘接 剂通常 为液 态膏状物 ,也有 的制成 胶带 状,在车 身焊装 过程中 ,将 胶( 或胶 带) 涂在加强 梁上, 然后组 合焊接。 与点焊 密封胶 相似 ,膨胀型 防振粘 接剂不 必单 独设立加 热固 化调和, 通常在 电泳涂 装烘 干炉中膨 胀、固 化,所 以其 使用工艺 条件和 要求与 点焊 密封胶相 同。 上面介绍 了目前 装焊工 序常 用的几种 胶粘剂 密封胶 材料 , 随着 汽车制 造工艺 的进步 及胶粘剂 密封胶技 术进展 ,目前 在焊 装工序出 现了几 种新型 的粘 接密封材 料: 1)折边胶带( 高强度 结构胶 带) 折边胶带 是随着 国外新 车型 进入我国 的。 其主 要用于 汽 车中控门 锁加强 件等部 位的 粘接, 该 部位由于 间隙较 大, 因 而糊 状折边胶 因施工 问题难 以应 用。 折边 胶带的 剪切强 度、 剥离强度 等主 要参数均 与折边 胶相同 ,可 推广应用 于汽车 其他间 隙较 大而需结 构粘接 的部位 。 2)膨胀型点焊密 封胶带 上面介绍 的点焊 胶绝大 多数 都是膏状 物, 这种 膏状密 封 胶在性能 上能满 足技术 要求 , 但在施 工工艺上 却有不 足之处 , 如 需专用机 械涂胶 机或手 动涂 胶枪; 施 胶量不 易控制 , 施 工胶过多 会在搭接件点 焊或冲 压时溢 出, 污染工位 , 影 响生产 效率; 过少时易 产生缝 隙, 导致密 封失败 。 我们 公司 根据 日本同 类产品 指标 , 结合 多年为 各大汽 车厂配 套服务的 经验 , 研制 出了膨 胀型点焊 密封 胶带, 该 材料性 能参数 完全 达到了日 本丰田 技术标 准, 克服了糊 状点焊 胶施工 不方 便的缺点 , 大 大提高了 汽车生 产厂家 的生 产效率。 3)膨胀型减震胶 带 与点焊胶 类似, 现用膨 胀胶 也是糊状 , 在用 于汽车 引擎 盖、 车身 侧板的 填充减 震时 , 由于施 胶部位间 隙都比 较大, 在施 胶后的工 序过程 中常常 引起 胶料挤出 、 流挂 , 导致 缺胶 起不到减 震效 果的问题 。 膨 胀型减 震胶带 由于采用 合成橡 胶材料 , 状 态呈固态 , 则 克服了 这个缺 点, 而 且减震 效果也远 远优于 糊状减 震材 料。 4)钢板补强胶片 随着汽车 向轻量 化、 高 速、 节能方向 的进一 步发展 , 车 身钢板要 求越来 越薄, 而且 汽车钢板 在车身成 型过程 中, 因 冲压 拉伸变得 较为薄 弱, 在 汽车 长期行驶 过程中 , 薄弱 处如 旅行车车 门拐 角, 经 常开启 、 关闭 受到反 复的拉力 、 撞 击和振 动等应 力作用 , 会导 致该处 金属板 产生疲劳 , 在 应力能量 不能分 散、 消耗情 况下, 集中在 某些缺 陷处( 如工艺孔 处、 拐角处 等) 产 生裂纹 。 粘贴 补 强胶片的 目的就 是通过 补强 胶片中橡 胶分子 的松弛 作用 , 在受 力作用 下产生 位移和 形变, 使应力 均匀分散 ,从而 消耗掉 外界 施加的能 量,消 除或减 弱应 力能量对 钢板的 影响, 增强 其抗疲劳 性, 避免裂纹 的产生 或阻止 其扩 展。 5)高膨胀填充物 为了降低 汽车车 身整体 重量 而不降低 汽车整 体强度, 往 往将某些 加强部 位做成 空腔 结构, 如 车身前风 挡玻璃 两侧立 柱、 门立柱等 部位, 但这些 部位 在车辆高 速行驶 过程中 , 车 身外部噪 音会 进入立柱 空腔, 产生共 振现 象而导致 车厢内 产生噪 音问 题, 从而 影响汽 车的驾 乘舒 适性。 高 膨胀 填充物就 是用于 挡玻璃 两侧 前立柱内 填充 , 起到 隔绝噪 音目的的 一种胶 粘剂 , 根据 形态可分 为糊 状产品和 成型产 品 , 该类 产 品具有高 膨胀 、 低 密度 、 耐 各种前处 理液 , 在 底涂 、 中 涂、 面 涂工 序 过程中能 充分固 化膨胀 ,且 不污染电 泳液、 面漆的 特点 。 3.3.2 车 身 涂装 工 序用 粘 接剂 密 封 胶 涂装工艺 用胶虽 品种较 少, 却是汽车 上用量 最大的 一类 ,主要有 焊缝密 封胶和 抗石 击涂料 , 其基材成 份都为 PVC 塑溶胶 , 两者 虽然在 性能上 各有侧 重, 但 工艺上 都要求 能够通 过高压涂 胶设 备实施机 械化涂 布或喷 涂。 1)焊缝密封胶 焊缝密封 的好坏 直接影 响到 车身的密 封性和 防锈蚀 能力 , 前面 已经介 绍了焊 缝密封 的方法之 一涂布点 焊密封 胶, 另外一 种方法就 是涂布 焊缝密 封胶 密封焊缝 。 焊 缝密封 胶主要 用于车身 焊装 后涂在焊 缝上的 密封胶 , 起 到密封防 漏, 增强防 锈能力 和填补焊 缝, 增加车 体美观 性的作用 。 一 般要求焊 缝密封 胶要 具 有突 出的触变 性, 在 堆积一 定厚 度时能保 持棱角 , 不发 生流 淌, 加热 塑化 后, 胶层 有弹性、 不开裂 、 外观平整 , 对中 涂和面 漆不 能产生变 色现象 , 焊缝 密封 胶在汽车 密封 、 防漏、防 锈方面 起着至 关重 要的作用 。 2)焊缝密封胶带 焊缝密封 胶带是 一种预 先成 型的带状 密封材 料, 随汽 车 车身烘烤 工序一 起固化。 在 大面积车 身焊装成 型工艺 中, 焊缝的 密封虽有 焊缝胶 可以解 决现 实问题 , 但如 果采用 预先成 型的密封 胶带 来覆盖焊 缝, 则 具有施 工简 便快捷, 外表美 观对环 境无 污染等优 点, 是 一种很 有发 展前途的 粘接 密封材料 ,目前 在汽车 行业 应用还较 少。 3)防石击涂料 防石击涂 料是在 涂装工 序, 喷涂在汽 车底板 上, 用于缓 冲汽车高 速行驶 过程中 , 诸 如沙石 等 各种物体 对底板 的强力 冲击 , 提高底 板抗腐 蚀能力 , 延 长使用寿 命的一 种密封 剂, 另外还有 助于 降低车内 噪音, 改善乘 员的 舒适性, 目前已 被汽车 厂家 广泛采用 。 4)指压密封胶 在涂装工 序,除 了使用 前面 提到的粘 接密封 材料外 ,还 用到指压 密封胶 。所谓 指压 密封胶 , 实际上是 一种密 封腻子 , 用 手指涂抹 、 压 实, 主 要用于 车身焊装 后所形 成的较 大缝 隙、 工 艺孔的 密封以及 凹凸不 平处的 修饰 等。 指压密封 胶要求 无毒、 无味 、 施工过 程不粘 手, 与钢 板 附着性好 , 在油 漆烘干 过程 中一块固 化, 烘 干过 程中不 流淌 、 不 收缩, 与密 封件结 合力好 。 该材料在 客车 、 越 野车 、 重 型卡车等 车型 中应用较 多。 3.3.3 汽 车 总装 工 序用 粘 接剂 密 封 胶 汽车内饰 材料的 选择以 及质 量的高低 是衡量 整车舒 适性 、 安全性和 华丽性 的重要 指 标。 汽车 内饰件多 为非金 属材料 、种 类繁多, 因材料 性质不 同, 应用场合 各异, 所以用 胶品 种互有区 别, 难以一概 而论, 现就其 中某 些重要品 种作一 介绍。 1)内装饰胶 用于将软 质顶棚 材料粘 贴到 车身顶盖 上, 增添 车内美 观 华饰。 目前 国内这 一用途 的 胶种都以 溶剂型氯 丁胶为 主, 在 工艺 和性能上 要求初 粘力高 , 满 足车身内 饰生产 线快节 奏的 需要, 在 汽车 库存及使 用过程 中,不 能引 起顶棚材 料产生 变冬现 象。 2)丁基密封胶带 主要用于 车门内 板防水 膜的 粘接密封, 它由 丁基橡 胶添 加增粘剂 挤出而 成型, 指压 贴合容易 , 与钢板漆 面和防 水膜均 有较 强的粘接 力, 能长期 保持粘 弹性和密 封性 , 目前 已被汽 车行业广 泛采 用。 3)风挡玻璃胶 汽车的车 窗玻璃 如果密 封性 不好, 则在行 车 、 停放 过程 中会造成 漏水 、 透风 、 漏尘 土等现象 。 目前车窗 玻璃的 固定、 密封 方式有橡 胶密封 条固定 、 橡 胶密封条 一密封 胶固定 密封 、 直接粘 接剂 固定密封 等三种 方式 。 对于 前两种密 封方式 , 主 要采用 丁基类非 固化型 密封胶 对密 封条与 车 玻璃 及窗框的 间隙进 行密封 ,见 图 6 ;车窗玻 璃的直 接粘接 密封则采 用聚氨 酯类粘 接材 料进行粘 接。 该类胶粘 剂通常 是聚氨 酯主 剂配合清 洁剂、 漆面/ 玻璃 底剂一同 使用, 剪切强 度较 高,弹性 和密 封性突出 , 能 将玻璃 和车身 紧密结合 为一个 整体 , 增强 了车身刚 性, 保证于 密封效 果, 提 高了汽 车安全性 。粘接 示意图 见图 7 。 3.3.4 装 配 件用 胶 粘剂 密 封胶 汽车发动 机、 变速箱 、 底盘 装配用胶 粘剂密 封胶 , 其应 用和作用 主要表 现在各 种平 面、 孔 盖、 管接头的 密封和 螺栓的 锁固 方面, 可以防 止油、 水、 气 的泄漏和 螺栓的 松动 , 直接 关系到汽 车的 正常运行 ,其主 要用胶 品种 有厌氧胶 和硅酮 密封胶 。 1)厌氧胶: 涂 布工艺 简单 、 固化速度 快、 锁固密 封性能 好, 根 据使用 部位的 不同要 求, 有 不 同强度的 品种 , 其中 可预涂 高强度微 胶囊型 厌氧胶 , 适 合汽车上 大量螺 纹件机 械涂 布的快节 奏要 求。 2)硅酮密封胶: 在平面 密封 方面有其 自身的 长处, 胶层 弹性好、 耐油、 耐老化 、涂 胶简单 、 可剥离性 强、 拆 卸方便 。 高 分子液态 密封胶 可以配 合垫 片使用, 半干型 粘弹性 硅酮 胶也可以 取代 垫片单独 使用。 3.3.5 其 他 工序 用 胶情 况 1)汽车模型用胶 汽车模型 胶主要 用于汽 车工 业中各种 新车型 推出前 的 1 :1 主模型验 证、工 艺模型 和检验夹 具的制作 , 替 代以前 制作这 类模型采 用的大 兴安岭 地区 或加拿大 的优质 松木 , 解决 了木质模 型存 在的变形 大、精 度差, 耗材 多,不易 保管, 不易修 补等 问题。目 前在汽 车工业 已广 泛应用。 2)其他特殊工艺 用胶 汽车制造 工艺过 程中还 要用 到多种其 它胶粘 剂密封 胶, 如刹车蹄 与摩擦 片粘接 用的 刹车蹄片 胶, 是 以改性 酚醛树 脂为基 材的胶粘 剂, 代替铆 接工艺 能保证可 靠的粘 接 强度 , 降 低噪音 , 延长 摩擦片使 用寿命 ;滤芯 器生 产用的滤 芯胶, 是增强 树指 补强的 PVC 塑溶剂,能 耐油 、耐热老 化, 满足流水 线作业 要求 ; 微孔 堵漏用的 浸渗剂 , 在 粉末冶 金件和发 动机缸 体等零 件砂 眼缺陷的 弥补 上作用明 显; 汽车装 配过程 用的压敏 胶带 , 可以 保护车 身免于污 染、 磕碰, 或协助 零件装配 时固 持定位: 铸造行 业用的 合成 树脂粘结 剂,主 要有酚 醛树 指、呋喃 树指及 少量改 性脲 醛树脂三 种, 广泛应用 在发动 机缸体 、缸 盖等零件 的铸造 工艺上 。 上文简单 介绍了 胶粘剂 密封 胶在汽车 制造工 业中的 一些 应用情况 , 随 着国际 间汽车 制造技术 的发展和 交流, 胶粘剂 密封 胶 必将越 来越广 泛的应 用与 汽车制造 工业中 。
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